多花样循环彩灯控制器设计报告.doc

武汉理工大学电工电子综合课程设计说明书 PAGE   PAGE 24 1.设计意义及要求 1.1设计意义 对《数字电子技术基础》学习，我们掌握一些关于数字电子技术的基础知识和基本技能，具备了在日常生活与学习中应用数字技术解决问题的基本态度与基本能力但是对于各种门电路、元器件芯片的结构及其工作原理等知识，我们的理解依然比较肤浅。通过为期两周的课程设计，可以让我们对课堂上的知识有更深入的理解，同时做到理论与实际相结合。此外，课程设计能够最直接有效的训练我们的创新思维，提高分析问题、解决问题的能力。 1.2设计要求 1.使16只彩灯从右到左逐一循环点亮 2.使16只彩灯按照1111 1110 1111 1110左移循环点亮，即最开始为第8只和第16只彩灯亮，紧接着熄灭，同时第7只和第15只彩灯亮依此循环点亮。 3.使16只彩灯交替闪烁。 4.使中间两个彩灯发亮，然后从两边再增加两个发亮，一直下去，直到16个彩灯全亮。 5.接着重复以上动作，这样一直循环下去。时间间隔为1秒。 2．方案设计 2.1  HYPERLINK \l _Toc172184316 设计思路 首先需要个脉冲源信号刺激，之后对于流水灯的移位功能可以采取寄存器来实现，本实验采用的是74LS198芯片。总体方案共分为6大块。第一块实现实现左移循环，第二块实现两两左移循环点亮，第三块实现交替闪烁，第四块实现向外扩散，第五块实现时钟信号的产生，第六块实现计数器。 左移循环 2.2 方案设计 计数器 时钟信号 2.2.1设计方案一 HYPERLINK \l _Toc172184318 电路图 左移循环 两两左移循环 交替闪烁 向外扩散 图2-1 方案一方框图 2.2.2. 设计方案二 HYPERLINK \l _Toc172184318 电路图 MCU控制电路 LED灯显示电路 本方案实现的核心是MCU控制电路，以AVRmega16单片机为控制核心，用C语言编程，控制彩灯实现多花样循环功能。AVR单片机最小系统AVRmega16单片机和复位电路，还有晶振电路（16Mhz）。AVR单片机具有高性能、低功耗的特点使用AVR的时钟源（晶振、内部RC等）不经过分频直接提供给CPU使用，而51的CPU主频等于晶振的12分频此最小系统实现对系统的控制等功能。 系统框图如下： 图2-2 方案二框图 图2- 3 方案2电路 2.3 方案比较 方案一是采用数电模块，元器件较多，接线较为复杂，但功能明确，容易看懂 方案二采用单片机制作，电路简单，但对于没学过单片机的同学有理解 鉴于本次课程设计主要是数字电路课程设计，所以我选择了第一组方案。 3.部分电路设计 3. 1左移循环电路 3-1花样一左移电路图 第一块：第一片和第二片74ls198的输入端分别11111111，在第一个脉冲上升沿到来时，s0=s1=1两个芯片同时置数，并且第16只彩灯点亮，当第二个脉冲上升沿到来时，s0=0,s1=1,两个芯片开始左移，由于第一片的Q0端与第二片的DSL端相连接，而DSL的信号直接输出给Q7端，因此当第九个灯点亮时，在下一个脉冲信号的作用下，第八个灯被点亮，最终达到左移循环的目的。 3.2两两左移循环电路 图3-2花样二两两左移电路图 第二块：第一片和第二片74ls198的输入端分别11111110，在第17个脉冲上升沿到来时，s0=s1=1两个芯片同时置数，并且第8只和第16只灯被点亮，当第18个脉冲上升沿到来时，s0=0,s1=1,两个芯片开始左移，其中第一片DSL的信号输出给第一片的Q7端，第一片的Q0端与第二片的DSL相连接。在脉冲信号的作用下，两个芯片的输出端信号不断左移，，直到第一个灯和第九个等同时被点亮。 3.3交替闪烁电路 图3-3花样三交替闪烁电路图 第三块：第一片和第二片74ls198的输入端分别10101010，在第25个脉冲上升沿到来时，s0=s1=1两个芯片同时置数，并且标号为偶数的彩灯被点亮，当第26个脉冲上升沿到来时，s0=0,s1=1,两个芯片开始左移，其中第一片DSL的信号输出给第一片的Q7端，第一片的Q0端与第二片的DSL相连接,因此在下一脉冲信号的作用下，标号为奇数的灯被点亮，而偶数的灯熄灭，此循环一共执行两次。 3.4向外扩散电路 图3-4 花样四向外扩散电路图 第四块：第一片和第二片74ls198的输入端分别01111111，在第29个脉冲上升沿到来时，s0=s1=1两个芯片同时置数，并且第8个和第9个彩灯被点亮，在第30个脉冲上升沿到来时第一片的s0=1,s=0,第二片s0=0,s1=1，即第一片实现