單片機(jī)課程設(shè)計(jì)(論文）節(jié)日燈光設(shè)計(jì)

1、目目 錄錄1 設(shè)計(jì)任務(wù)與要求設(shè)計(jì)任務(wù)與要求2 1.1 提出問題 2 1.1.1 分析問題 2 1.2.2解決問題 2 1.2 需求分析 22、方案設(shè)計(jì).32.1 設(shè)計(jì)思路.32.2 設(shè)計(jì)電路圖.43、單元電路設(shè)計(jì).33.1 多諧振蕩器.33.2 jk 觸發(fā)器.53.374ls138 譯碼器.63.474ls161 計(jì)數(shù)器.73.574ls194 移位寄存器.7總結(jié)和體會.9參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn)101.11.1 提出問題提出問題隨著社會的發(fā)展和人們生活環(huán)境的不斷改善和美化，在許多場合可以看到彩色霓虹燈。led 彩燈由于其豐 富的燈光色彩，低廉的造價(jià)以及控制簡單等特點(diǎn)而得到了廣泛的應(yīng)用，用 彩燈來裝飾

2、街道和城市建筑物已經(jīng)成為一種時(shí)尚。但目前市場上各式樣的 led 彩燈控制器大多數(shù)用全硬件電路實(shí)現(xiàn)，電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜、功能單一，這樣一旦制作成品只能按照固定的模式閃亮，不能根據(jù)不同場合、不同時(shí)間段的需要來調(diào)節(jié)亮燈時(shí)間、模式、閃爍頻率等動態(tài)參數(shù)。這種彩燈控制器結(jié)構(gòu)往往有芯片過多、電路復(fù)雜、功率損耗大等缺點(diǎn)。此外從功能效果上看，亮燈模式少而且樣式單調(diào)，缺乏用戶可操作性，影響亮燈效果。因此有必要對現(xiàn)有的彩燈控制器進(jìn)行改進(jìn)。1.1.11.1.1 分析問題分析問題 要想完成彩燈控制系統(tǒng)，模擬彩燈控制系統(tǒng)的情況，需要通過匯編語言來實(shí)現(xiàn)彩燈的多種變換，這就要能熟練地使用匯編語言并且要8279、8086、74ls1

3、38 芯片的各個引腳的功能熟練掌握。同時(shí)也要有很強(qiáng)的動手能力以及自主學(xué)習(xí)的能力1.1.21.1.2 解決問題解決問題 要完成彩燈控制系統(tǒng)，模擬彩燈控制系統(tǒng)的情況，可以用七段 led 顯示管模擬彩燈，然后用 8279 完成顯示功能實(shí)現(xiàn)多種變換的花樣1 12 2 需求分析需求分析在此次實(shí)驗(yàn)中我們通過可編成程序利用 led 顯示管來實(shí)現(xiàn)多種花樣變換。1. 使六個顯示管上下閃；2. 使六個顯示管全閃；3. 使六個顯示管間隔閃；4. 使六個顯示管反向間隔閃；5. 使六個顯示管的點(diǎn)依次閃；6. 使六個顯示管和點(diǎn)依次閃。 （內(nèi)容小四號宋體）2.12.1 設(shè)計(jì)思路設(shè)計(jì)思路利用 555 定時(shí)器組成產(chǎn)生脈沖信號，

4、通過一些門電路將信號分離，用移位寄存器 74ls194 分別控制三種燈的點(diǎn)亮和熄滅，用一片 74ls161 和一片數(shù)據(jù)選擇器 74ls153 組成數(shù)據(jù)產(chǎn)生器，產(chǎn)生的信號作為移位寄存器的右移輸入信號，用一片 74ls161 和一片 74ls138 作為數(shù)據(jù)發(fā)生器，產(chǎn)生的數(shù)據(jù)作為移位寄存器的 s0 和 s1 的控制信號，控制數(shù)據(jù)左移，右移和保持的功能。2.22.2 設(shè)計(jì)電路圖設(shè)計(jì)電路圖圖 1 總體方框圖圖 2 原理圖本電路主要有四部分組成，分別是由 555 定時(shí)器組成的脈沖輸出電路，由脈沖輸出電路作為移位寄存器的輸入數(shù)據(jù)，由燈信號控制信號控制器，用來控制移位寄存器的左移和右移；由移位寄存器部分實(shí)現(xiàn)

5、燈的左移和右移。由 555 定時(shí)器所產(chǎn)生的脈沖信號，被用作移位寄存器和計(jì)數(shù)器 74ls151 的觸發(fā)信號，計(jì)數(shù)器 74ls161 的輸出端 q0 和 q1 作為數(shù)據(jù)選擇器的選擇信號，因此有在數(shù)據(jù)選擇器的數(shù)據(jù)輸入端接入的信號就被送到移位寄存器中，作為移位寄存器的輸入信號，移位寄存 74ls194 在脈沖信號的作用下將信號吸收進(jìn)來，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳遞，即可實(shí)現(xiàn)燈的追逐現(xiàn)象。三個移位寄存器的狀態(tài)是由計(jì)數(shù)器 74ls161 和一個 74ls138 譯碼器控制，而三排燈的狀態(tài)又決定了計(jì)數(shù)器的觸發(fā)，74ls161 被設(shè)計(jì)為一個五位計(jì)數(shù)器，這是因?yàn)槿齻€移位寄存器的狀態(tài)有五個，74ls161 的輸出控制 74ls

6、138 譯碼器，即可產(chǎn)生八個信號，再由真值表，可得出移位寄存器工作狀態(tài)的控制信號的最簡邏輯函數(shù)表達(dá)式，將譯碼器的響應(yīng)信號取出，經(jīng)門電路即可成為移位寄存器的控制信號，控制器處于置數(shù)，左移或右移的狀態(tài)。移位寄存器的輸出連接發(fā)光二極管，即可將輸入的信號表示出來，視覺上形成追逐圖案。3 3、單元電路設(shè)計(jì)、單元電路設(shè)計(jì)3.13.1 多諧振蕩器多諧振蕩器應(yīng)用由 555 定時(shí)器的多諧振蕩器設(shè)計(jì)時(shí)通過調(diào)節(jié) r1，r2 和 c1 的大小調(diào)節(jié)振蕩頻率以達(dá)到 1hz 的秒鐘連續(xù)脈沖由 555 構(gòu)成的多諧振蕩器電路如圖 3 所示：圖 3 由 555 定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器根據(jù) 555 定時(shí)器的功能表可知到由 555

7、定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器，接通電源后，電容 c 被充電，當(dāng) vc 上升到 2/3vcc 時(shí)，觸發(fā)器被復(fù)位，同時(shí)發(fā)電 bjtt導(dǎo)通，此時(shí) v0 為低電壓，電容 c 通過 r2 和 t 放電，使 vc 下降。當(dāng) vc 下降到1/3vcc 時(shí)，觸發(fā)器又被置位，v0 翻轉(zhuǎn)為高電平。當(dāng) c 放電結(jié)束時(shí)，t 截止，vcc 將通過 r1、r2 向電容 c 充電。而當(dāng) vc 上升到 2/3vcc 時(shí)，觸發(fā)器又周而復(fù)始，在輸出端就得到一個周期性的方波。圖 4 和表 1 分別為 555 定時(shí)器引腳圖和功能表：圖 4 555 定時(shí)器引腳圖表 1 555 定時(shí)器的功能表輸入輸出閥值輸入觸發(fā)值復(fù)位輸出放電管 t00導(dǎo)通(

8、2/3)vcc(2/3)vcc(1/3)vcc10導(dǎo)通(1/3)vcc1不變不變3.23.2 jkjk 觸發(fā)器觸發(fā)器jk 觸發(fā)器為下降沿敏感的觸發(fā)器，j=k=1 時(shí)，jk 觸發(fā)器每輸入一個脈沖狀態(tài)改變一次，因此 q 的輸出是周期性的時(shí)鐘脈沖。而當(dāng) y3 和 y4 有一個有效時(shí)，此時(shí)為全部左移或右移狀態(tài)，將脈沖信號選入電路中，由此實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘脈沖的分頻和選擇。圖 5 和表 2 分別為 jk 觸發(fā)器的引腳圖和真值表： 表 2 jk 觸發(fā)器的真值表jknq1nq功能0000保持 圖 5 jk 觸發(fā)器的引腳圖3.33.374ls138 譯碼器譯碼器圖 6 和表 3 分別為 74ls138 的引腳圖和真值表

9、：圖 6 74ls138 的引腳圖表 3 74ls138 的真值表輸入控制碼數(shù)碼輸出1s23ss2a1a0a0y1y2y3y4y5y6y7y001101000110置010011011置111011110翻轉(zhuǎn)111111110011111111100000111111110001101111111001011011111100111110111110100111101111010111111011101101111110110111111111103.43.474ls16174ls161 計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器圖 7 和表 4 分別為 74ls161 的引腳圖和真值表：圖 7 74ls161 的引腳圖表

10、 4 161 計(jì)數(shù)器的真值表輸入輸出cpcrldpt3d2d1d0d3q2q1q0q0000010dcbadcba110保持110保持（c=0）1111計(jì)數(shù)3.53.574ls19474ls194 移位寄存器移位寄存器圖 8 和表 5 分別為 74ls194 的引腳圖和真值表：圖 8 74ls194 的引腳圖表 5 194 移位寄存器真值表輸入輸出功能dr1s0scp1rd1ld0d1d2d3d10nq11nq12nq13nq清零00000保持100nq1nq2nq3nq并入11 10d1d2d3d0d1d2d3d10 1110nq1nq2nq右移10 1000nq1nq2nq11 011nq

11、2nq3nq1左移11 001nq2nq3nq0保持10 00nq1nq2nq3nq總結(jié)和體會總結(jié)和體會本設(shè)計(jì)系統(tǒng)與市面上大多數(shù)的 led 彩燈相比，該種彩燈具有更好的燈光裝飾效果，性價(jià)比更高，與普通的全硬件 led 彩燈相比具有更好的經(jīng)濟(jì)效益。應(yīng)用主控模塊輸出的控制信號去控制燈管內(nèi)的 led 板模塊工作 ,使得產(chǎn)品性能穩(wěn)定 ,便于安裝容易操作。是一種很有發(fā)展前途的彩燈控制器。首先，通過本次設(shè)計(jì)，我學(xué)會了綜合運(yùn)用各種知識，使得我理論學(xué)習(xí)得到應(yīng)用，對我深刻掌握理論知識是很有幫助的，同時(shí)也幫助我提高獨(dú)立分析問題和解決問題的能力，這對以后的工作是很有幫助的。通過本次設(shè)計(jì)，讓我很好的鍛煉了理論聯(lián)系實(shí)際，與具體項(xiàng)目、課題相結(jié)合開發(fā)、設(shè)計(jì)產(chǎn)品的能力。既讓我們懂得了怎樣把理論應(yīng)用于實(shí)際，又讓我們懂得了在實(shí)踐中遇到的問題怎樣用理論去解決。在設(shè)計(jì)過程中，總是遇到這樣或那樣的問題。有時(shí)發(fā)現(xiàn)一個問題的時(shí)候，需要做大量的工作，花大量的時(shí)間才能解決。自然而然，我的耐心便在其中建立起來了。為以后的工作積累了經(jīng)驗(yàn)，增強(qiáng)了信心。參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn) 1 賈秀美.數(shù)字電路實(shí)踐技術(shù)（第一版）m.中國科學(xué)技術(shù)出版社，2000. 2 王毓銀.脈沖與數(shù)字電路（第三版）m.高等教育出版社，1999. 3 路