循环彩灯控制器课程设计报告

摘要

这次课程设计通过对彩灯的设计，训练对数字电子技术内容的应用能力，掌握对电子产品设计的流程以及各种要求。彩灯技术已广泛得在霓虹灯、广告彩灯、汽车车灯等领域中应用。

动态霓虹灯应该聚而不散、不能为了追求“跳跃”而给人凌乱的感觉，不管采用何种色彩，何种图案，都应该有顺序地渐变和跳跃，给受众一种秩序感，主次感、并便于受众顺着有规律的节奏接着看第二次、第三次。在设计制作时，既要给人以变幻的吸引力，又要主次分明，没有色彩和图案紊乱的感觉。变换、闪烁、跳跃式的霓虹灯为营造欢乐、多姿多彩的生活正越来越受到人们的重视。

近年来，由于集成电路的迅速发展，使得数字逻辑电路的设计发生了根本性的变化。再设计中更多的使用中规模集成电路，不仅可以减少电路组件的数目，使电路简洁，而且能提高电路的稳定性，降低成本。因此用集成电路来实现个更多更复杂的器件功能则成为必然。

这次的课程设计用NE555，74LS194来实现彩灯循环的控制。

关键词 NE555 74LS194

目录

摘要................................................................................................................................................ I 1 绪论 (1)

1.1项目研究的背景与意义 (1)

1.2 彩灯控制系统研究的意义 (1)

1.3 国内外研究发现展 (2)

2 设计题目：简易彩灯循环控制器 (3)

2.1 设计主要内容及要求 (3)

3 系统设计 (4)

3.1 概述 (4)

3.1.1彩灯信号输出部分 (4)

3.1.2 双向移位寄存器74LS194的原理详解 (4)

4 硬件调试 (7)

4.1 芯片引脚及功能 (7)

4.1.1芯片NE555 (7)

4.1.2 芯片74LS194 (8)

4.2发光二极管 (9)

5单元电路设计 (9)

5.1 555定时电路组成的多谐振荡电路后的示意图 (10)

5.2 由74LS194组成的单组控制电路 (11)

5.3电路总图 (12)

5.4实物图 (13)

6 硬件调试 (14)

6.1调试步骤 (14)

6.1.2接通电源观察 (14)

6.1.3工作开关断开的情况下的调试 (14)

6.1.4工作开关闭合的情况下的调试 (14)

总结 (15)

致谢 (16)

参考文献 (17)

附录1 (18)

总电路图 (18)

附录2 (19)

元件清单 (19)

1 绪论

1.1项目研究的背景与意义

近年来，由于集成电路的迅速发展，使得数字逻辑电路的设计发生了根本性的变化。再设计中更多的使用中规模集成电路，不仅可以减少电路组件的数目，使电路简洁，而且能提高电路的稳定性，降低成本。因此用集成电路来实现个更多更复杂的器件功能则成为必然。

19世纪兴起的数字电路以其先天的便捷、稳定的优点在现代电子技术电路中占有越来越重要的地位。随着人们生活环境的不断改善和美化，在许多场合可以看到彩色流水灯。LED彩灯由于其丰富的灯光色彩，低廉的造价以及控制简单等特点而得到了广泛的应用，用彩灯来装饰街道和城市建筑物已经成为一种时尚。为了追求“跳跃”而给人凌乱的感觉，不管采用何种色彩，何种图案，都应该有顺序地渐变和跳跃，给受众一种秩序感，主次感、并便于受众顺着有规律的节奏接着看第二次、第三次。在设计制作时，既要给人以变幻的吸引力，又要主次分明，没有色彩和图案紊乱的感觉。变换、闪烁、跳跃式的霓虹灯为促进销售，为营造欢乐、多姿多彩的生活正越来越受到人们的重视与欢迎。

1.2 彩灯控制系统研究的意义

利用控制电路可使彩灯按一定的规律不变的改变状态，不仅可以获得良好的观赏效果，而且可以省电（与全部彩灯始终全亮相比）。近年来，随着人们生活水平的较大提高，不光是对各种各样的生活电器的需要，也开始在环境的优雅方面有了更高的要求。比如日光灯已不能满足于我们的需要，彩灯的运用已经遍布人们的生活，从歌舞厅到卡拉OK包房，从节日的祝贺到日常生活中的点缀，这些不仅说明了我们对生活的要求有了质的飞跃，也说明科技在现实运用中有了较大的发展，在这一设计中我们将涉及有关彩灯控制器的设计，从原理上，是我们对这一设计有所了解，将其确实的与我们联系起来。

根据市场需求的调查显示，许多商业广告、公益广告、娱乐场所等，大多采用循环彩灯控制器的形式。它们通过巧妙构思与创作，做到广告、彩灯等作品色彩鲜艳，富有创意，变化形式丰富，起着宣传和美化环境的作用，营造文明亮丽氛围，总体来说彩灯控制电路运用极其广泛

1.3 国内外研究发现展

查阅相关资料可知，国内外现今彩灯循环控制主要由以下方法：

采用单片机或DSP控制，单片机与DSP在通信、信号处理、自动化等诸多领域有着极其广泛的应用。对单片机或DSP芯片编写程序来实现对彩灯的控制，具有控制方便灵活，显示多种多样，外围电路少等优点。

采用CPLD或FPGA控制。CPLD与FPGA均是基于硬件描述语言的编程，具有单片机和DSP处理器相同的优点，但实现成本相对较高。

采用数字集成电路，由于集成度高、功能强大、所需器件少、成本低等诸多优点，所以集成电路在各种电子设备中得到了非常广泛的应用。

2 设计题目：简易彩灯循环控制器

2.1 设计主要内容及要求

1）简要说明

设计简易彩灯循环控制器，此控制器实现彩灯点亮的一些动态效果。设置红绿黄3种颜色灯为一组，共9组。

2）任务和要求

(1) 彩灯自左到右渐亮至全亮；

(2) 彩灯自左到右渐灭至全灭；

(3) 彩灯自右到左渐亮至全亮；

(4) 彩灯自右到左渐灭至全灭；

(5) 彩灯全亮与彩灯全灭；

(6) 每个灯循环亮，0.5s跑一次；

(7) 按颜色循环，全部红亮，一次绿和黄，时间间隔5s；

(8) 写出设计步骤，画出最简的逻辑电路图；

(9) 对设计的电路进行仿真、修改，使仿真结果达到设计要求；

(10) 安装并测试电路的逻辑功能。

3）训练目标

熟练使用proteus软件仿真，具备数字电子技术制作初步能力，通过完成本课题的硬件设计，使同学们了解数字电路整个开发流程。