8路彩灯控制电路设计

《8路彩灯控制电路设计》课程设计报告

专业：XXXXXXXXXXXXXXX

班级：XXXXXXX

姓名：XXXXXXX

学号：XXXXXXXXXXXXX

同组成员：XXXXXXXXX

指导教师：XXXXXXXX

2015年1月8日

目录

1．课程设计目的 (1)

2．课程设计题目描述和要求 (1)

3. 课程设计容 (1)

3.1．器材选择 (1)

3.2. 课程设计思路 (2)

4. 课程设计原理 (2)

4.1．时钟信号电路 (2)

4.2. 花型变换 (3)

5. 电路仿真图及结果分析 (4)

5.1. 电路仿真图 (4)

5.2. 电路仿真结果分析 (4)

6.实作方案和结果分析 (5)

6.1. 电路实连图 (5)

6.2. 电路实连过程及结果分析 (7)

7.总结体会 (7)

8.附件 (8)

1．课程设计目的

1.1进一步掌握数字电路课程所学的理论知识并应用于实际中。

1.2了解数字电路设计的基本思想和方法。

1.3掌握电路板的焊接技术，锻炼实际动手操作能力。

2.课程设计题目描述和要求

设计并制作8路彩灯控制电路，用以控制8个LED按照不同的花色闪烁，要现如下功能：

2.1 接通电源，电路开始工作，LED灯闪烁；

2.2 LED灯按照事先设计的方式工作，要求闪烁的模式不能少于三种模式；

2.3（选做容）闪烁时实现快慢两种节拍的变换。

设计可选用的元器件：74ls194、74LS161、LED发光二极管、74ls20、74LS04、电阻、电容、555。

3.课程设计容

3.1 器材选择

在proteus仿真中，我用了两个74LS161，两个74LS194，一个555,三个74LS04,八个LED红灯，两个电容（0.01uf、4.7uf），两个电阻（47K）。

1.集成四位二进制加法计数器74LS161的逻辑符号与功能表

2.集成双向移位寄存器74LS194的逻辑符号与功能表

3.555定时器的逻辑符号

3.2 课程设计思路

用555定时器构成一个多谐振荡器，实现时钟信号的产生；用四位二进制同步计数器74LS161的计数功能和一些非门74LS04来实现花型的控制；用双向移位寄存器74LS194的移位功能来实现红灯花型的演示。

4. 课程设计原理

4.1 时钟信号电路

将555定时器的TH和TR两个输入端连在一起作为信号输入端，即得到施密特触发器。然后将555定时器的DC端经过RC积分电路接回输入端就构成多谐振荡器。

电路的震荡周期为T=（R1+2R2）Cln2.

仿真电路周期为T=（47000+2*47000）*4.7*0.00001*ln2=4.5935.

仿真电路图中时钟信号电路如下：

4.2 花型变换

将两个4位同步二进制加法计数器74LS161的EP、ET、LOAD、MR接高电平使之工作在计数状态。第一个74LS161的脉冲由多谐振荡器提供，第二个74LS161的脉冲接第一个的输出端Q1,当第一个74LS161计数两次，第二个进位一次。第二个74LS161的12、11端有四种状态（0，0）、(1,0)、（0,1）、（1，1）。集成双向移位寄存器74LS194的MR处于高电平，S0，S1的状态决定它的工作状态，其4个信号输出端Q0-Q3分别连接D1-D4、D5-D8八个发光二极管，输出信号可以控制发光二极管的亮灭，从而实现花型变换。

第一次花型变换：第二个74LS161的Q2、Q3输出端处在零状态时，第一个74LS194的S0=1、S1=0，处在右移的工作状态中，红灯依次由D1亮到D4；

同时第二个74LS194的S0=0，S1=1，处在左移的工作状态中，红灯依次由D8亮到D5。然后74LS161触发8次清零一次，第一次花型变换完成。

第二次花型变换：74LS161的Q2=1、Q3=0时，第一个74LS194的S0=0、S1=1，处在左移的工作状态中，红灯依次由D4亮到D1；同时第二个74LS194的S0=0，S1=1，处在左移的工作状态中，红灯依次由D8亮到D5。然后清零，第二次花型变换完成。

第三次花型变换：74LS161的Q2=0、Q3=1时，第一个74LS194的S0=1、S1=0，处在右移的工作状态中，红灯依次由D1亮到D4；同时第二个74LS194的S0=1，S1=0，处在右移的工作状态中，红灯依次由D5亮到D8。然后清零，第三次花型变换完成。

第四次花型变换：74LS161的Q2=1、Q3=1时，第一个74LS194的S0=0、S1=1，处在左移的工作状态中，红灯依次由D4亮到D1；同时第二个74LS194的S0=1、S1=0，处在右移的工作状态中，红灯依次由D5亮到D8。然后清零一次，第四次花型变换完成。

5. 电路仿真图及结果分析

5.1 电路仿真图

5.2 电路仿真结果分析

该电路图在proteus软件中仿真成功，可以实行四种花型变换：八个红灯从D1和D8开始同时对称的向中间依次点亮，然后全部熄灭；八个红灯从D4和D8开始同时向上面依次点亮，然后全部熄灭；八个红灯从D1和D5开始同时向下面依次点亮，然后全部熄灭；八个红灯从D4和D5开始同时对称的向两边点亮，然后熄灭。

6. 实作方案和结果分析

6.1.电路实连图

电路连线草图如下：

电路连线正面：

电路连线反面：

电路完成后灯亮：

6.2.电路实连过程及结果分析

第一天在实验室从下午两点到晚上十点，花了八个小时，先画实连电路图，然后焊电路板，接通电源后灯一个都不亮；第二天修改了一下电路，接通电源后八个灯终于亮了，只是没有花色；后来几个小时都在反复检查和接电源测试，这个过程中烧坏了两个芯片和三个二极管，灯不亮；最后把坏的器材换掉恢复原来的电路，亮灯，没有花色。

7. 总结体会

这次课程设计使我对电路的设计分析以及实际操作有了更深的了解。在本次实验的开始阶段，我对计数器、寄存器等元件的功能并不很熟悉，通过看老师给的PPT以及课本，慢慢地研究，将各个芯片连接起来实现课程设计所要求的