多路彩灯控制器路移存型彩灯控制器数字电路课程设计实验报告技术文件.doc

多路彩灯控制器的设计 一 课程设计题目(与实习目的) (1)题目:多路彩灯控制器 (2)实习目的: 1.进一步掌握数字电路课程所学的理论知识? 2.熟悉几种常用集成数字芯片,并掌握其工作原理,进一步学会使用其进行电路设计? 3.了解数字系统设计的基本思想和方法,学会科学分析和解决问题? 4.培养认真严谨的工作作风和实事求是的工作态度? 5.作为课程实验与毕业设计的过度,课程设计为两者提供了一个桥梁? 二 任务和要求 实现彩灯控制的方法很多,如EPROM编程?RAM编程?单板机?单片机等,都可以组成大型彩灯控制系统?因为本次实习要求设计的彩灯路数较少,且花型变换较为简单,故采用移位寄存器型彩灯控制电路? (1)彩灯控制器设计要求 设计一个8路移存型彩灯控制器,要求: 1. 彩灯实现快慢两种节拍的变换; 2. 8路彩灯能演示三种花型(花型自拟); 3. 彩灯用发光二极管LED模拟; 4. 选做:用EPROM实现8路彩灯控制器,要求同上面的三点? (2)课程设计的总体要求 1.设计电路实现题目要求; 2.电路在功能相当的情况下设计越简单越好; 3. 注意布线,要直角连接,选最短路径,不要相互交叉; 4. 注意用电安全,所加电压不能太高,以免烧坏芯片和面包板? 三 总体方案的选择 (1)总体方案的设计 针对题目设计要求,经过分析与思考,拟定以下二种方案: 方案一:总体电路共分三大块?第一块实现花型的演示;第二块实现花型的控制及节拍控制;第三块实现时钟信号的产生? 主体框图如下: 方案二:在方案一的基础上将整体电路分为四块?第一块实现花型的演示;第二块实现花型的控制;第三块实现节拍控制;第四块实现时钟信号的产生?并在部分电路的设计上与方案一采用了完全不同的方法,如花型的控制? 主体框图如下: (2)总体方案的选择 方案一与方案二最大的不同就在,前者将花型控制与节拍控制两种功能融合在一起,是考虑到只要计数器就可以实现其全部功能的原因,且原理相对简单?这样设计,其优点在于:设计思想比较简单?元件种类使用少,且都较熟悉易于组装电路?缺点则是:中间单元电路连线过于繁多,容易出错?且可能出现线与关系?要避免这些,则势必造成门电路使用过多?导致电路不稳定,抗干扰能力下降?而后者则将以上两种功能分开设计,各单元电路只实现一种功能?其优点在于:电路设计模块化,易于检查电路,对后面的电路组装及电路调试带来方便?缺点则是:节拍控制电路采用可编辑逻辑电路,原理相对复杂,不易理解?花型控制电路简单,花型也比较简单? 基于以上原因,加上为了确保短时间内完成课程设计,我选择了连线少,易于组装和调试的方案二? 四 单元电路的设计 1.设计所使用的元件及工具: 74LS161(四位二进制同步计数器) ---------------------- 2个; 74LS194(移位寄存器) ------------------------------ 2个; 74LS151(八选一数据选择器) --------------------------- 1个; 74LS74(双D 触发器) ---------------------------------- 1个; 74LS20(双四输入与非门) ---------------------------- 3个; 74LS04(六非门) ------------------------------------ 2个; 发光二极管--------------------------------------------- 8个; 555 ----------------------------------------------- 1个; 电容: 4.7μf ----------------------------------------------1个; 0.01μf ---------------------------------------------1个; 电阻: 150kΩ ------------------------------------------------------------ 1个; 100Ω ----------------------------------------------1个; 4.7kΩ -----------------------------------------1个; 实验板一个; 万用表一个; 钳子一个; 导线若干? 2.各个单元电路 (1)花型演示电路 由二片移位寄存器194级联实现?其八个输出信号端连接八个发光二极管,用其输出信号控制发光二级管的亮灭实现花型演示? 三种花型变换样式 花型1:8路灯分两半?从左至右渐亮,全亮后,再分