多路彩燈控制器-數(shù)字電路(共12頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上XXXX學(xué)院數(shù)字電路課程設(shè)計(jì)報告書多路彩燈控制器學(xué)院名稱：XXXX學(xué)生姓名：xx（班內(nèi)）專業(yè)名稱：XXX班 級： 08xx實(shí)習(xí)時間：20xx年6月21日 20xx年7月2日多路彩燈控制器的設(shè)計(jì)一 課程設(shè)計(jì)題目（1）題目：多路彩燈控制器（2）實(shí)習(xí)目的：1進(jìn)一步掌握數(shù)字電路課程所學(xué)的理論知識。2熟悉幾種常用集成數(shù)字芯片，并掌握其工作原理，進(jìn)一步學(xué)會使用其進(jìn)行電路設(shè)計(jì)。3了解數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本思想和方法，學(xué)會科學(xué)分析和解決問題。 4培養(yǎng)認(rèn)真嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)和實(shí)事求是的工作態(tài)度。5作為課程實(shí)驗(yàn)與畢業(yè)設(shè)計(jì)的過度，課程設(shè)計(jì)為兩者提供了一個橋梁。二 任務(wù)和要求實(shí)現(xiàn)彩燈控制的方法很多，

2、如EPROM編程、RAM編程、單板機(jī)、單片機(jī)等，都可以組成大型彩燈控制系統(tǒng)。因?yàn)楸敬螌?shí)習(xí)要求設(shè)計(jì)的彩燈路數(shù)較少，且花型變換較為簡單，故采用移位寄存器型彩燈控制電路。（1）彩燈控制器設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)一個8路移存型彩燈控制器，要求：1. 彩燈實(shí)現(xiàn)快慢兩種節(jié)拍的變換；2. 8路彩燈能演示三種花型；3. 彩燈用發(fā)光二極管LED模擬；（2）課程設(shè)計(jì)的總體要求1設(shè)計(jì)電路實(shí)現(xiàn)題目要求；2電路在功能相當(dāng)?shù)那闆r下設(shè)計(jì)越簡單越好；3. 注意布線，要直角連接，選最短路徑，不要相互交叉；4. 注意用電安全，所加電壓不能太高，以免燒壞芯片和面包板。三 總體方案的選擇（1）總體方案的設(shè)計(jì)針對題目設(shè)計(jì)要求，經(jīng)過分析與思考，擬定

3、以下二種方案：方案一：總體電路共分三大塊。第一塊實(shí)現(xiàn)時鐘信號的產(chǎn)生；第二塊實(shí)現(xiàn)花型的控制及節(jié)拍控制；第三塊實(shí)現(xiàn)花型的演示。主體框圖如下： 方案二：在方案一的基礎(chǔ)上將整體電路分為四塊。第一塊實(shí)現(xiàn)花型的演示；第二塊實(shí)現(xiàn)花型的控制；第三塊實(shí)現(xiàn)節(jié)拍控制；第四塊實(shí)現(xiàn)時鐘信號的產(chǎn)生。并在部分電路的設(shè)計(jì)上與方案一采用了完全不同的方法，如花型的控制。主體框圖如下：（2）總體方案的選擇方案一與方案二最大的不同就在，前者將花型控制與節(jié)拍控制兩種功能融合在一起，是考慮到只要計(jì)數(shù)器就可以實(shí)現(xiàn)其全部功能的原因，且原理相對簡單。這樣設(shè)計(jì)，其優(yōu)點(diǎn)在于：設(shè)計(jì)思想比較簡單。元件種類使用少，且都較熟悉易于組裝電路。缺點(diǎn)則是：中間

4、單元電路連線過于繁多，容易出錯。且可能出現(xiàn)線與關(guān)系。要避免這些，則勢必造成門電路使用過多。導(dǎo)致電路不穩(wěn)定，抗干擾能力下降。而后者則將以上兩種功能分開設(shè)計(jì)，各單元電路只實(shí)現(xiàn)一種功能。其優(yōu)點(diǎn)在于：電路設(shè)計(jì)模塊化，易于檢查電路，對后面的電路組裝及電路調(diào)試帶來方便。缺點(diǎn)則是：節(jié)拍控制電路采用可編輯邏輯電路，原理相對復(fù)雜，不易理解?；ㄐ涂刂齐娐泛唵?，花型也比較簡單?；谝陨显?，加上為了確保短時間內(nèi)完成課程設(shè)計(jì)，我選擇了連線少，易于組裝和調(diào)試的方案二。四 單元電路的設(shè)計(jì)1.設(shè)計(jì)所使用的元件及工具：74LS161（四位二進(jìn)制同步計(jì)數(shù)器） 2個；74LS194（移位寄存器）2個；74LS151（八選一數(shù)據(jù)選

5、擇器） 1個；74LS74（雙D 觸發(fā)器） 1個；74LS20（雙四輸入與非門）3個；74LS04（六非門）2個；發(fā)光二極管8個；定時器555 1個；電容： 4.7f 1個；001f 1個；電阻： 150k 1個；100 1個；4.7k1個；實(shí)驗(yàn)板一個；萬用表一個；鉗子一個；導(dǎo)線若干。2.各個單元電路（1）花型演示電路 由二片移位寄存器194級聯(lián)實(shí)現(xiàn)。其八個輸出信號端連接八個發(fā)光二極管，用其輸出信號控制發(fā)光二級管的亮滅實(shí)現(xiàn)花型演示。三種花型變換樣式花型1：8路燈分兩半。從左至右漸亮，全亮后，再分兩半從左至右漸滅。循環(huán)兩次；花型2：從中間到兩邊對稱地逐次漸亮，全亮后仍由中間到兩邊逐次漸滅。循環(huán)兩

6、次；花型3：從左至右順次漸亮。全亮后逆序漸滅。循環(huán)兩次。移存器輸出狀態(tài)編碼表我的設(shè)計(jì)是每種花型完整顯示兩遍，所以三種花型完全顯示一遍需要的總結(jié)拍數(shù)為64，即116顯示第一個花型，1732顯示第二個花型，3364顯示第三個花型。要用194實(shí)現(xiàn)三個花型的連續(xù)顯示必須對兩片194的S1、S0和SL、SR一句節(jié)拍的變化進(jìn)行相應(yīng)的改變?，F(xiàn)將兩片194分為低位片1和高位片2，再將其輸出端從低位到高位記為L1L8。列出各花型和其對應(yīng)的194的S1、S0、SL、SR的輸入信號及節(jié)拍控制信號列表如下：(用Li表示Li的取非)經(jīng)過分析可以得到控制194高低位片的左移右移變化的控制量。用QAQH表示161從低位到高

7、位的個輸出端?？刂平Y(jié)果表達(dá)式如下：電路圖如下：（2）花型控制信號電路由二片161級聯(lián)的模128（三種花型節(jié)拍每種顯示兩遍，再總體重復(fù)一遍的總節(jié)拍數(shù)）計(jì)數(shù)器。161的級聯(lián)用的是同步，并用QH清零。當(dāng)三種花型全新顯示一遍后（總共64拍）161的輸出變?yōu)樗詫?61高位片的Q2（即QG）信號輸給節(jié)拍控制電路的151的A來通過節(jié)拍控制電路改變第二遍花型顯示的頻率。161的CP脈沖來自節(jié)拍控制電路中74的輸出端Y。電路圖如下：（3）節(jié)拍控制電路 由一片151和一片74級聯(lián)實(shí)現(xiàn)。整體上實(shí)現(xiàn)脈沖頻率的變換，即交替產(chǎn)生快慢節(jié)拍。 令74的Vcc，CLR，PR都接高電平，將Q的輸出接到D端，Q端的輸出接到151

8、的D1端。令151的D0,D2,D3,D4,D5,D6,D7,B,C,G,GND接低電平，Vcc接高電平，D0接時鐘信號的CP脈沖，A端接由花型控制電路的QG輸出。 所以Y端的輸出就為：Y=CPA+QA (Q是74D觸發(fā)器的輸出端)由D觸發(fā)器具有記憶功能，記錄上一個狀態(tài)，所以在每一個CP脈沖的上升沿，Q輸出為上一次的記錄（即一個脈沖）。也就比時鐘信號電路的CP脈沖慢了一拍。 所以通過A為0或1選擇Y端輸出的脈沖的頻率。A端接的是161的高位片的QG即當(dāng)?shù)竭_(dá)第64拍時QG為1接下來的65128拍為變慢后的脈沖輸出。電路圖如下:（4）時鐘信號電路 由一片555加上適當(dāng)電容及電阻實(shí)現(xiàn)。電容?。?.7

9、f 0.01f電阻?。?50 k 4.7 k 電路圖如下：五 總體電路圖六 電路組裝完成后，實(shí)際測量的各個單元電路的輸入、輸出信號波形1基本CP脈沖產(chǎn)生電路波形圖與分頻電路波形圖2. 測試波形: (列依次為CP脈沖,低位片194A,B,C,D,高位片194A,B,C,D)花型一：花型二：花型三：七 電路組裝、調(diào)試過程中發(fā)生的問題及解決的方法。在兩周的課程設(shè)計(jì)過程中，最重要的是要設(shè)計(jì)出一個好的原理圖，以節(jié)省時間和元器件為原則，用盡量少的器件實(shí)現(xiàn)所要求的功能。 一個好的設(shè)計(jì)必須進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)，這樣的設(shè)計(jì)思路對以后錯誤的排查，系統(tǒng)整體的維護(hù)都有至關(guān)重要的作用。 問題最多的是電路板的連接。在連接電路板

10、的過程中，芯片的擺放成為了一個重點(diǎn)。因?yàn)樾酒瑪[放不好，連線會出現(xiàn)交叉現(xiàn)象，既影響美觀，又容易對實(shí)際電路產(chǎn)生影響，可以按照事先做好的各個模塊逐個連接、排錯，通過這種方式獲得較好的電路布局，也利于檢查，大大減少了不必要的麻煩，從而提高了工作效率。調(diào)試過程中，第一輪用萬用表歐姆檔測試，就遇了實(shí)驗(yàn)板上有插孔不通的情況，導(dǎo)致芯片不能正常工作。相對于別的辦法，我選擇了導(dǎo)線顯示連通，因?yàn)槠涓魑?，更易?shí)現(xiàn)。對于高阻導(dǎo)線則只能換掉。第二輪接電后，用萬用表的電壓檔測試單元電路的狀態(tài)。如：時鐘信號電路的信號是否正常產(chǎn)生，控制信號電路中的計(jì)數(shù)器能否正常計(jì)數(shù)，D觸發(fā)器能否每2拍翻轉(zhuǎn)一次最后在整體上測試一遍。在整個調(diào)試

11、完成后，卻遇到的新問題：彩燈演示時有時正常有時混亂。在排除其它可能的情況下，我仔細(xì)檢查各端子的連接情況，發(fā)現(xiàn)清“0”端在清“0”后懸空了。將其插到電源正極后，發(fā)現(xiàn)問題解決了。八 分析和總結(jié)。此次兩周的課程設(shè)計(jì)實(shí)習(xí)， 使我認(rèn)識到具備扎實(shí)的理論知識是非常重要的，這一點(diǎn)在設(shè)計(jì)電路圖時得到了充分的證明。如果沒有扎實(shí)的理論基礎(chǔ)，就不能設(shè)計(jì)出好的電路，就會給以后的連線造成極大的不便，當(dāng)然，動手能力也是非常重要的，只有兩者相結(jié)合，這樣在未來激烈的競爭中，才能有一番作為。 經(jīng)過我多次參考、查閱有關(guān)書籍和資料，通過自己的思考、成功的設(shè)計(jì)好了原理圖。然后在計(jì)算機(jī)上仿真成功了。但仿真成功，只能說明理論成功，實(shí)踐就不

12、一定會成功。在連接電路板時，要非常的認(rèn)真仔細(xì)，一個插孔，一個線頭都不能馬虎，因?yàn)殄e誤很可能發(fā)生在各個地方。布線完成后，錯誤可能還會很多，比如芯片導(dǎo)線等接觸不良，導(dǎo)線損壞等等。還有很重要的是，布線一定要整齊，不能有絲毫的馬虎，線條最好不要重疊，交叉，更不能疊在芯片上，否則會產(chǎn)生電磁感應(yīng)；如果電路有問題，檢查時一定先要斷電，以免燒毀器件。特別是像發(fā)光二極管這樣的器件。接二極管時一定要用限流電阻，否則很容易燒壞。 此外，在檢查錯誤時，一定要先局部，后整體，分模塊逐步排查的方法。這種消除錯誤的方法對我們以后走上社會工作崗位很重要。這次課程設(shè)計(jì)，使我培養(yǎng)了全局觀點(diǎn)和勤儉節(jié)約的好習(xí)慣。給我今后的學(xué)習(xí)以很大

13、的幫助，使我的實(shí)踐能力進(jìn)一步加強(qiáng)。九 參考文獻(xiàn)。 高等教育出版社 王毓銀編XXXX學(xué)院 XXXX 系 課程設(shè)計(jì) 過程考核表學(xué)生姓名xx班級/學(xué)號專業(yè)/學(xué)號/班內(nèi)承擔(dān)任務(wù)實(shí)驗(yàn)室（單位）電路與電子技術(shù)基礎(chǔ)教學(xué)部所在部門電子工程學(xué)院實(shí)施時間2010年6月21日 2010年7月2日具體內(nèi)容第一周周一：聽老師講授數(shù)字電路的設(shè)計(jì)方法及需要注意的問題；周二：選定題目，并設(shè)計(jì)電路，完成電路設(shè)計(jì)；周三：電路仿真；周四：領(lǐng)取元器件，開始組裝電路；周五：組裝電路；第二周周一：組裝電路；周二：老師驗(yàn)收電路；周三：寫實(shí)驗(yàn)報告；周四：寫實(shí)驗(yàn)報告；周五：實(shí)驗(yàn)總結(jié)；指導(dǎo)教師（師傅）姓名鄭慧娟職務(wù)或職稱講師指導(dǎo)教師（師傅）對學(xué)生的評價學(xué)習(xí)態(tài)度 認(rèn)真 一般 不認(rèn)真學(xué)習(xí)紀(jì)律 全勤 偶爾缺勤 經(jīng)常缺勤實(shí)踐能力 很強(qiáng) 一般 較差指導(dǎo)教師（師傅）對學(xué)生專業(yè)知識或社會實(shí)踐能力等情況的意見指導(dǎo)教師（師傅）簽字 年 月 日 XXXX學(xué)院 XXXX 系 課程設(shè)計(jì) 成績鑒定表學(xué)生姓名xx班級/學(xué)號專業(yè)/學(xué)號/班內(nèi)進(jìn)行時間2010年6月