多路彩灯课程设计.doc

多路彩灯控制器课程设计 目录 一、实验目的…………………………………………………………………3 二、设计题目与思路…………………………………………………………3 三、总体方案的设计与选择…………………………………………………3 1、总体方案的设计 ………………………………………………………3 2、总体方案的选择 ………………………………………………………4 四、单元电路的设计…………………………………………………………5 1、花型演示电路 …………………………………………………………5 2、花型控制信号电路 ……………………………………………………5 3、交替节拍控制电路 ……………………………………………………6 4、时钟信号电路 …………………………………………………………7 五、总体电路图（见附页）…………………………………………………7 六、使用元件…………………………………………………………………9 七、电路组装、调试过程中遇到的问题及解决办法………………………9 一 、实验目的 进一步掌握数字电路课程所学的理论知识。 了解数字电路设计的基本思想和方法，学会科学分析和解决问题。 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。 4. 培养认真严谨的工作作风和实事求是的工作态度。 二 、设计题目与思路 本次数字电路课程设计我选择的题目是“多路彩灯控制器”。 这个系统的主要功能是： 1.自动控制多路彩灯按预设的花型进行变换； 2、花型种类不少于三种，花型自拟； 3.分别用快慢两种节拍实现花型变换。 4.选择：用可编辑逻辑器件实现。 三、总体方案的设计与选择 1．总体方案的设计 经过分析问题及初步的整体思考，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。如此设计，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。且可能出现线与线关系。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，加上为了成功的实现课程设计，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．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。 电路图如下： 2．花型控制信号电路 由二片161级联的模22（三种花型节拍总数）计数器加D触发器实现。将其几个输出信号加上适当门电路产生三种花型所需的输入信号，并将计数器的重置（计数器用置数法设计）信号通过D触发器（确保每个状态保持22拍）反馈到节拍控制电路。 电路图如下： 3．交替节拍控制电路 由一片74139和一片74194级联实现。将上一单元电路的反馈信号作为139的地址端，从而改变194的工作状态，整体上实现脉冲频率的变换，即交替产生快慢节拍。 电路图如下: 4．时钟信号电路 由一片555加上适当电容及电阻实现。 电容取：4.7μf 0.01μf 电阻取：150 kΩ 4.7 kΩ 时钟信号频率为： f=1/T=1/0.7(R1+R2)c=1hz 电路图如下： 五、总体电路图（见附页） 六、 使用元件 1.设计所需的元件： 74LS161（四位二进制同步计数器） ---------------------- 2个； 74LS194（移位寄存器） -------------------------------- 3个； 74LS139 （双二线——四线译码器） ---------------------- -1个； 74LS74（双D 触发器） --------------------------------- 1个； 74LS20（双四输入与非门） ------------------------------- 1个； 74LS04（六