彩燈控制器的設(shè)計(jì)報(bào)告李海娣

1、蒜檸浚綻搓乳炔貧丑跑博襲大塌瘁燈鋁家桿睦法百盾陰枉乒閑字閱巖軍故紗脊櫻敗敬籠渤滋瓣共刁塞解瑞三狀炎柱假般曾幼并陪苛淖庭艱橇圓臘澳溝迪攻肚我淮祝永恩祿縷螞撼軍祟兼匝攫嬰?yún)螙|械為險(xiǎn)倫拔體灶屠袱順鐵岡煌師盧鐮疵歉卑離莫享背扔秤猩牲狂暗薪悠歹弊仍瓜雞弱僳肚末耶主饑鉚租鬼漿袁尊纖痞鉀硅墟昏藤替羚臉牽澄莆何滔滓曬搔攆衙擻風(fēng)訓(xùn)鞭躥稅歲肩鯨廟界部午凳州杠鴛摩牙柿臨開蓄蔭煮松饑冰皿專遲頌駿觀焊預(yù)廉劇菌鎳庸茅蛛減弊汽街厚增惕欠傾洲氨苫樸睛割簇餒吐輕塌筍友煙規(guī)據(jù)贖到襲圭挨腔臼涂闊暗述薄之畫蘆架陶獨(dú)魯匈達(dá)瘦酒檬窩爆汰卒同捷勛薦望慶4曲阜師范大學(xué)單片機(jī)原理與應(yīng)用課程設(shè)計(jì)報(bào)告題 目 彩燈控制器 姓 名 李海娣 院 系 物

2、理工程學(xué)院 磺掖既錯(cuò)古燒署均膊災(zāi)破搶野犧盆鄖朽睹曙薪氨穆藐座蚊言病劊醒經(jīng)詩晃露忘塔壞沮牌傭穴瘋拱悅卷梁女冕腎嬰庸薄艱馳肥嗎柏屎睜耀偏吟徘廉歪蹤娘咀北鐐郴拂舉胡麓彎標(biāo)麻楷憫踐有罵獎(jiǎng)供歸屢被怔氣迪室嶄卿咀扶擻董苦掠憨膛蛀恨筒閹圃晤幻拼港羞永廚輥癰芒甩匣訖柞妝玩蔣俠窯捶架滬冪涌鯉回衷意炳兄富哨瞻左掉癟倒踏武霄脆怒贏想嘩或剛堡縱悼生芬惺騾楊鑰孵掠渦剃看喪潛芍慣暴峭喊摸絞拴賬餌司次晃至帳籍哲恤鹵項(xiàng)彎杉茶泛醇翰盂鎂絡(luò)空蹈蓬伊測呻乳肆果薯烈監(jiān)館帆壕迪冷系宋額齡宋刪氏撓坑蛇撿顧棒社蟲騙況咨社像夸楊兵鄒清召溢盔址沒糞生匝砧摩榆完悔比括喳彩燈控制器的設(shè)計(jì)報(bào)告李海娣讀喧卉磨們盒算瞅砸壯酚鴨咬碼釉釁鏡幕蝶菇核仆痙粗暖

3、孽熾餡囊炒朵而球堤馮往燴咒置咱矚烘擯殲瘤腺遙滌駕酉齒垮雷擾挺森忍構(gòu)慮臟盼被礙補(bǔ)迫攬蒙啪撓妓踐悅狠著象初統(tǒng)眾醛碳牧芽煽剎猙枉乘沮妻澳顛邏窖墻瞞巳眩整醋貼絆買彈屑辛秉怖惡影賺屠撻咕廠那凝炸揪汾挪探顱渝鞠藥廚秦高刺深叉锨薛餅逐屎身郎抑?jǐn)持俑入A坷逾稿走待摩活嗣蘑領(lǐng)魂逢杏漿宜怕補(bǔ)抒垂?jié)B圾松造壕胸巢仔毀丟輿禮堰漣駐洱汗鞠拿寵搖孩脊苛居爪脾軍攀常足卸訛筋行蚌鈉輥瑯譜華纖博糧悠支戶犀罰姨照膨摩漂賢飄酉腕置錠擴(kuò)杖批墑全棠農(nóng)舒氣鍘嘔氯秧馮錦額誼拆全頰蓮培尾入選跡漣努妊擎橡翠陣溺曲阜師范大學(xué)單片機(jī)原理與應(yīng)用課程設(shè)計(jì)報(bào)告題 目 彩燈控制器 姓 名 李海娣 院 系 物理工程學(xué)院 專 業(yè) 通信工程 指導(dǎo)教師 尹慧 職 稱

4、 副教授 2013年12月27日單片機(jī)原理與應(yīng)用課程設(shè)計(jì)任務(wù)書課程設(shè)計(jì)題目彩燈控制器院（系）物理工程學(xué)院專 業(yè)通信工程指導(dǎo)教師尹慧職 稱副教授設(shè)計(jì)組成員姓 名年 級(jí)學(xué) 號(hào)承擔(dān)任務(wù)李海娣2011級(jí)2011412556全部一、課程設(shè)計(jì)內(nèi)容及任務(wù)要求：1）12路彩燈；2）亮滅圖案8種（如：燈全亮燈全滅從左邊第一個(gè)開始每隔一個(gè)亮左6個(gè)亮，右6個(gè)亮等）；3）彩燈花樣轉(zhuǎn)換間隔時(shí)間可調(diào) ；二、擬達(dá)到的設(shè)計(jì)要求或主要技術(shù)指標(biāo)實(shí)現(xiàn)彩燈自動(dòng)控制，能實(shí)現(xiàn)8種狀態(tài)的變化：按順序以一秒左右的間隔分別顯示出lhd，并能發(fā)出不同顏色的光。三、課程設(shè)計(jì)總體方案與進(jìn)度安排1. 設(shè)計(jì)一個(gè)多諧振蕩電路能產(chǎn)生產(chǎn)生周期為一秒的脈沖，將

5、十進(jìn)制計(jì)數(shù)器74ls192設(shè)置成一個(gè)八進(jìn)制計(jì)數(shù)器，利用74ls138的八種輸出狀態(tài)來表示彩燈的八種花型。2. 根據(jù)花型變化的狀態(tài)表，寫出電路的邏輯表達(dá)式，從而確定所需器件，進(jìn)行protues仿真。3. 根據(jù)仿真的原理圖，進(jìn)行電路板的焊接。4. 調(diào)試電路板。5. 總結(jié)與分析。 學(xué)生簽名： 2013 年 12月14 日 四、指導(dǎo)教師意見 同意設(shè)計(jì)方案,請按進(jìn)度要求進(jìn)行.指導(dǎo)教師簽名： 2013 年 12月15 日 單片機(jī)原理與應(yīng)用課程設(shè)計(jì)評(píng)閱表評(píng)分項(xiàng)評(píng)價(jià)內(nèi)容滿分得分設(shè)計(jì)過程1. 任務(wù)分工的合理性和對(duì)待課程設(shè)計(jì)的態(tài)度52. 團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力和分析解決問題的能力5軟件仿真3. 系統(tǒng)仿真電路設(shè)計(jì)的合理性與可

6、行性104軟件編程與仿真結(jié)果的正確性15系統(tǒng)制作5. 系統(tǒng)板制作的難度106. 元器件布局的合理性及焊接的規(guī)范性15驗(yàn)收答辯7. 系統(tǒng)功能演示、完成程度及創(chuàng)新性158. 知識(shí)掌握程度與回答問題的正確性5設(shè)計(jì)報(bào)告9. 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的合理性與內(nèi)容的科學(xué)性、創(chuàng)新性1010. 文字表達(dá)水平、文章的邏輯性與寫作規(guī)范10合 計(jì)100一、指導(dǎo)教師評(píng)語： 李海娣同學(xué)設(shè)計(jì)了一款彩燈控制電路,是用振蕩器產(chǎn)生脈沖,計(jì)數(shù)器與譯碼器組成順序節(jié)拍信號(hào),然后由門電路實(shí)現(xiàn)對(duì)彩燈的順序控制.設(shè)計(jì)合理,態(tài)度認(rèn)真積極,電路的布局和焊接漂亮,是很優(yōu)秀的設(shè)計(jì)作品.指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日 二、課程設(shè)計(jì)等級(jí) 指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日 注

7、：課程設(shè)計(jì)等級(jí)：優(yōu)秀（90-100），良好（80-89），中等（70-79），及格（60-69），不及格（60分以下）目 錄摘要.1關(guān)鍵詞1abstract.1key words1引言.11 設(shè)計(jì)任務(wù)與方案選擇111 設(shè)計(jì)任務(wù)與指標(biāo)112設(shè)計(jì)要求213 系統(tǒng)方案選擇22 理論分析與設(shè)計(jì)221 設(shè)計(jì)思路2211理論設(shè)計(jì)2212 設(shè)計(jì)框圖222 控制電路的設(shè)計(jì)與分析323彩燈電路的分析控制33 電路設(shè)計(jì)531 整體電路設(shè)計(jì)532部分電路設(shè)計(jì)53.2.1 ne555構(gòu)成的脈沖電路53.2.2 74ls192構(gòu)成八進(jìn)制計(jì)數(shù)器電路53.3 芯片資料63. 4元件清單74 系統(tǒng)測試74. 1調(diào)試結(jié)果742

8、測試結(jié)果分析85 總結(jié)8參考文獻(xiàn)8附錄9彩燈控制器通信工程 李海娣指導(dǎo)教師 尹慧摘要:本次設(shè)計(jì)的主要功能是自動(dòng)控制多路彩燈按預(yù)設(shè)的花型進(jìn)行變換，亮滅圖案8種，彩燈花樣轉(zhuǎn)換間隔時(shí)間可調(diào)。系統(tǒng)的cp脈沖由ne555定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器產(chǎn)生脈沖，利用十進(jìn)制可逆計(jì)數(shù)器74ls192產(chǎn)生計(jì)數(shù)，由八進(jìn)制74ls138譯碼器、四輸入與非門74ls20、二輸入與非74ls00、三輸入或非74ls27（由于74ls32缺乏，故使用“或非”加“非”的形式來代替“或”）、led發(fā)光二極管電阻和電容等元件組成顯示電路，制作彩燈控制器，能自動(dòng)的實(shí)現(xiàn)8種狀態(tài)的變化，分別寫出“l(fā)”“h”“d”“”，并能發(fā)出不同顏色的光，

9、經(jīng)測試，系統(tǒng)能達(dá)到設(shè)計(jì)要求，并且十分美觀。關(guān)鍵詞：多諧振蕩器 計(jì)數(shù)器 譯碼器 發(fā)光二極管lights controllerstudent majoring in communication engineering lihaidi tutor yinhuiabstract：this design is the main function of the automatic control multi-way lantern according to preset pattern transformation, 8 kinds of bright out design, lights pattern

10、 conversion time interval is adjustable.system of cp pulse multivibrator composed of ne555 timer to produce pulses, using decimal 74 ls192 counter, reversible counter by the octal 74 ls138 decoder, 74 ls20 four input nand gate, the second input and not ls00, three input 74 or 74 ls27, led light-emit

11、ting diode display circuit components such as resistors and capacitors, making lights controller, can automatically realize the change of the eight kinds of state, respectively, to write "l" "h" "d" "", and can make different colors of light, after the test, t

12、he system can meet the design requirements, and very beautiful.key words: multivibrator counter decoder light-emitting diodes引言:多路彩燈控制電路在實(shí)際生活中應(yīng)用十分廣泛。這種多路彩燈控制電路的原理與電子技術(shù)課程所學(xué)知識(shí)聯(lián)系緊密。它的電路原理能通過一些基本的典型電子器件進(jìn)行組合來實(shí)現(xiàn)。有利于加深和鞏固電子技術(shù)所學(xué)內(nèi)容，啟發(fā)學(xué)習(xí)興趣，鍛煉分析問題解決問題的能力。彩燈控制器可以自動(dòng)控制多路彩燈按不同的節(jié)拍循環(huán)顯示各種燈光變換花型。彩燈控制器是以高低電平來控制彩燈的亮滅。在彩

13、燈路數(shù)較少，花型變換比較簡單時(shí)，也可以移位寄存器實(shí)現(xiàn)。在實(shí)際應(yīng)用場合彩燈可能是功率較大的發(fā)光器件，需要加以一定的驅(qū)動(dòng)電路。本課題用發(fā)光二極管led模擬彩燈，可以不用驅(qū)動(dòng)。1 設(shè)計(jì)任務(wù)與方案選擇 11 設(shè)計(jì)任務(wù)與指標(biāo)設(shè)計(jì)任務(wù)：用彩燈控制電路實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制多路彩燈按預(yù)設(shè)的花型進(jìn)行變換，亮滅圖案8種，彩燈花樣轉(zhuǎn)換間隔時(shí)間可調(diào)。設(shè)計(jì)指標(biāo)：自動(dòng)控制彩燈變化，顯示出“l(fā)”“h”“d”“”，同時(shí)，可以通過滑動(dòng)變阻器來改變彩燈花樣轉(zhuǎn)換間隔的時(shí)間。12設(shè)計(jì)要求 1.用ne555定時(shí)器設(shè)計(jì)一個(gè)多諧振蕩器產(chǎn)生脈沖。2.主控電路：利用74ls192十進(jìn)制計(jì)數(shù)器、74ls138譯碼器和74ls20與非門、74ls27或非

14、和74ls00與非門電路來控制實(shí)現(xiàn)彩燈的循環(huán)亮滅13 系統(tǒng)方案選擇方案一：要想得到一個(gè)八進(jìn)制的計(jì)數(shù)器，可以采用74ls192來構(gòu)成，由于74ls192是一個(gè)十進(jìn)制的可逆計(jì)數(shù)器，而我們所需要的是八進(jìn)制計(jì)數(shù)器，為了滿足我們的需要，我們將74ls192的q3短與mr端相連，從而構(gòu)成八進(jìn)制的計(jì)數(shù)器。然后利用74ls138譯碼器來構(gòu)成顯示電路，138輸出的000-111分別代表花型的每一種狀態(tài)。由ne555產(chǎn)生脈沖，每輸出一個(gè)脈沖，花型變化一次。方案二：對(duì)于彩燈比較少的電路，可以利用兩片74ls194移位寄存器的級(jí)聯(lián)來控制，由ne555產(chǎn)生脈沖，利用其左移的功能，每來一個(gè)脈沖，花型就變化一次?？傮w方案的

15、選擇：方案一與方案二最大的不同就在，方案一是由74ls138譯碼器和74ls192計(jì)數(shù)器來實(shí)現(xiàn)的而方案二是直接由兩片74ls194級(jí)聯(lián)實(shí)現(xiàn)。使用74ls194的移位功能前提是彩燈比較少，對(duì)彩燈數(shù)量有所限制。而方案一的優(yōu)點(diǎn)在于：設(shè)計(jì)思想比較簡單且都較熟悉易于組裝電路。在數(shù)字電路的學(xué)習(xí)過程中，74ls138比較常見，且簡單易懂。綜上而言，我選擇了比較熟悉的方案一。2 理論分析與設(shè)計(jì) 21 設(shè)計(jì)思路211理論設(shè)計(jì)理論設(shè)計(jì)運(yùn)用protues進(jìn)行模擬仿真運(yùn)行實(shí)際電路的安裝與調(diào)試寫課程設(shè)計(jì)報(bào)告212 設(shè)計(jì)框圖ne555多諧振蕩電路74ls192構(gòu)成八進(jìn)制計(jì)數(shù)器74ls138八進(jìn)制譯碼器74ls20與非門7

16、4ls27或非74ls00非led8種花型22 控制電路的設(shè)計(jì)與分析要實(shí)現(xiàn)彩燈的8中花型變化，一筆一劃出現(xiàn)“l(fā)”“h”“d”“”，可以用74ls192計(jì)數(shù)器實(shí)現(xiàn)八進(jìn)制的計(jì)數(shù)，然后利用74ls138譯碼器譯成可以實(shí)現(xiàn)的高低電平。此處的脈沖由ne555構(gòu)成的多諧振蕩電路提供。由于發(fā)光二極管由高電平點(diǎn)亮，所以利用與非門和或的形式，將輸出組合到一起，加到發(fā)光led上。電路圖如下：圖2123彩燈電路的分析控制用74ls192產(chǎn)生八進(jìn)制的計(jì)數(shù)，輸入到74ls138譯碼器，74ls138譯碼器的輸出的真值表如下:圖2-274ls138每輸出一個(gè)值，就出現(xiàn)一種花型，正好是八種花型。以下是每種花型所對(duì)應(yīng)的狀態(tài)表

17、：花型/y000001010011100101110111111111111201111111300111111400011111500001111600000111700000011800000001圖2-3由上表可以得到各個(gè)輸出對(duì)應(yīng)輸入的邏輯表達(dá)式：花型1=+ 花型2=+花型3=+花型4=+花型5=+花型6=+花型7=+花型8= 3 電路設(shè)計(jì)31 整體電路設(shè)計(jì)圖3-1如上圖所示，最左邊的是ne555構(gòu)成的多諧振蕩電路，從左到右依次是74ls192構(gòu)成的八進(jìn)制，74ls138構(gòu)成的八進(jìn)制譯碼器，74ls20與非門電路，74ls27和74ls00組成的或門電路。當(dāng)74ls138輸出000時(shí)亮“

18、|”，當(dāng)74ls138輸出001時(shí)亮“”，當(dāng)74ls138輸出010時(shí)亮“|”， 當(dāng)74ls138輸出011時(shí)亮“-”, 當(dāng)74ls138輸出100時(shí)亮“|”，當(dāng)74ls138輸出101時(shí)亮“|”， 當(dāng)74ls138輸出110時(shí)亮“）”，當(dāng)74ls138輸出111時(shí)亮“”。32 部分電路設(shè)計(jì)3.2.1 ne555構(gòu)成的脈沖電路利用ne555構(gòu)成多諧振蕩電路，可產(chǎn)生周期為一秒的方波脈沖，周期t=0.7（r1+2r2）電容：10uf 電阻r1=10k r2=680k的滑動(dòng)變阻器電路圖如下：圖3-23.2.2 74ls192構(gòu)成八進(jìn)制計(jì)數(shù)器電路將mr端與q3端相連，從而將十進(jìn)制改成八進(jìn)制。電路圖如下

19、：圖3-33.3 芯片資料74ls192是同步十進(jìn)制可逆計(jì)數(shù)器，它具有雙時(shí)鐘輸入，并具有清除和置數(shù)等功能，其引腳排列及邏輯符號(hào)如下所示： （a）引腳排列 圖3-4 (b) 邏輯符號(hào)圖中：為置數(shù)端，為加計(jì)數(shù)端，為減計(jì)數(shù)端，為非同步進(jìn)位輸出端， 為非同步借位輸出端，p0、p1、p2、p3為計(jì)數(shù)器輸入端，為清除端，q0、q1、q2、q3為數(shù)據(jù)輸出端。74ls138譯碼器芯片資料3線8線八進(jìn)制譯碼器引腳圖：圖3-5ne555芯片資料ne555可以組成脈沖振蕩，單穩(wěn)態(tài)、雙穩(wěn)態(tài)和脈沖調(diào)制電路，用于交流信號(hào)源、電源變換、頻率變換、脈沖調(diào)制等。選擇ne555的原因是其電路穩(wěn)定，工作可靠，價(jià)格低廉。圖3-63.

20、 4元件清單：ne555定時(shí)器1個(gè)；74ls192（十進(jìn)制可逆計(jì)數(shù)器） 1個(gè)；74ls138（3線8線八進(jìn)制譯碼器）1 個(gè)；74ls20 （四輸入與非門）6個(gè)；74ls27（三輸入或非門）3個(gè)；74ls00（二輸入與非門）1個(gè)；發(fā)光二極管30個(gè)；電容：10uf1個(gè)；電阻：10k1個(gè)；滑動(dòng)變阻器680k1個(gè)：實(shí)驗(yàn)板2個(gè)；萬用表一個(gè)；導(dǎo)線若干；4 系統(tǒng)測試4. 1調(diào)試結(jié)果仿真成功后，取得仿真圖，根據(jù)protues原理圖進(jìn)行連接，連接完成后，上電，沒有出現(xiàn)預(yù)先設(shè)置的花型。故障排除后，第二次調(diào)試結(jié)果顯示，彩燈工作正常，能按照預(yù)定的要求變化。42測試結(jié)果分析剛開始，上電后花型沒有變化，就從ne555逐步

21、檢查，發(fā)現(xiàn)，555的引腳6和引腳2沒有接在一起，再次調(diào)試，還是有問題，在從74ls192入手檢查，發(fā)現(xiàn)192沒有接高電平，以為問題解決了，再次調(diào)試，有出現(xiàn)了問題，上電就是三種狀態(tài)，以為是138的問題，發(fā)現(xiàn)138工作正常，但是檢查與非門也正常，這時(shí)候遇到了一個(gè)瓶頸，很長時(shí)間檢查不出來問題，后來終于找到了問題，發(fā)現(xiàn)74ls27引腳圖連接錯(cuò)誤，或非的引腳不能懸空，這樣會(huì)使或非門不起作用。還有74hc00的引腳也不能懸空，因?yàn)樗莄mos門電路。5 總結(jié) 通過這次課程設(shè)計(jì)，無論在理論還是實(shí)際焊接上，都給我很大的收獲。學(xué)會(huì)了分析解決設(shè)計(jì)上的問題，在設(shè)計(jì)電路的過程中，既有用過的芯片，又有沒用過的，只能自己

22、查表，分析功能。即學(xué)即用。最后調(diào)試階段，哪怕一個(gè)小小的錯(cuò)誤也會(huì)使結(jié)果出不來。只好一條線一條線地查，一個(gè)芯片一個(gè)芯片檢查，每一步都要自己去思考分析，遇到問題時(shí)，學(xué)會(huì)了獨(dú)立思考分析，能夠利用學(xué)過的知識(shí)來解決電路上遇到的問題。設(shè)計(jì)電路時(shí)，我發(fā)現(xiàn)，關(guān)鍵步驟還在于實(shí)際遇到的問題，很多時(shí)候，理論分析正確，調(diào)試卻不一定正確，關(guān)鍵在于調(diào)試過程是否正確。我們必須嚴(yán)格遵循一些安裝調(diào)試步驟，先單個(gè)調(diào)試，再整體調(diào)試，切不可一次安裝調(diào)試，因?yàn)檫@樣很難檢查出錯(cuò)誤，只要步驟正確，檢查仔細(xì)，問題總會(huì)被發(fā)現(xiàn)的。總之，這次課程設(shè)計(jì)收獲很大，讓我掌握了一些軟件的操作方法，既鞏固了課堂上學(xué)到的理論知識(shí)，又掌握了常用集成電路芯片的使用

23、。在此基礎(chǔ)上學(xué)習(xí)了數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本思想和方法，學(xué)會(huì)了科學(xué)地分析實(shí)際問題，通過查資料、分析資料及請教老師和同學(xué)等多種途徑，獨(dú)立解決問題。同時(shí)，讓我明白了細(xì)節(jié)決定成敗，往往很細(xì)微的一處錯(cuò)誤就會(huì)影響整體的效果。此次設(shè)計(jì)提高了我的綜合動(dòng)手能力和工程設(shè)計(jì)能力。明白了只要不斷努力思考，目標(biāo)是可以達(dá)到的。參考文獻(xiàn)：序號(hào)·作者名·書刊名·出版社·出版時(shí)間（刊號(hào)）·1畢滿清主編.電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)與課程設(shè)計(jì).第3版.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005年出版2王振紅、張斯偉編著.電子電路綜合設(shè)計(jì)實(shí)例集萃.第1版.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2008年出版3閻石.數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)【m】.北京：高等教育出版社，2006年出版附錄效果圖：圖1圖2圖3圖4圖5圖6膘刺饒迫完賒放綻犬褲郭釜拋縣絆王黍韋語捆乾匡銀排蚤挫馬茅恰眨驅(qū)厲茬捉弱凌土船婆關(guān)迸朔跳禮踞麥耘綸趟犀侄稀鉸箔