多功能彩燈圖形控制電路設(shè)計(jì)

1、電了技術(shù)課程設(shè)計(jì)報(bào)告題 目多功能彩燈圖形控制電路設(shè)計(jì)學(xué)院名稱指導(dǎo)教師班 級(jí)學(xué) 號(hào)學(xué)生姓名2016年1月27 日電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書1.課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容和要求（包括原始數(shù)據(jù)、技術(shù)要求、工作要求等）：一、進(jìn)行多功能彩燈圖形控制電路設(shè)計(jì)（做實(shí)物）。設(shè)計(jì)彩燈圖形控制電路，以彩燈為負(fù)載。二、主要技術(shù)要求：基本功能：1. 用（8×8）點(diǎn)陣作為顯示電路。2. 能用按鍵切換不同的顯示組合，至少有 2個(gè)按鍵切換;3. 每種組合至少有4種變化，每種組合內(nèi)圖形能連續(xù)循環(huán);5.要有數(shù)碼管顯示當(dāng)前是第幾種組合；擴(kuò)展功能：圖形顯示間隔（顯示頻率）至少有 2種可選。2對(duì)課程設(shè)計(jì)成果的要求包括圖表（或?qū)嵨铮┑扔布?/p>

2、求：* * KiB * KB KB IJIMi IJIMi IJM *> * *> * *> MiB I設(shè)計(jì)電路，安裝調(diào)試或仿真，分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，并寫出設(shè)計(jì)說(shuō)明書，語(yǔ)言流暢簡(jiǎn)潔，文字不得少于3500字。要求圖紙布局合理，符合工程要求，使用軟件繪出原理圖（）和印制電路板（），器件的選擇要有計(jì)算依據(jù)。3.主要參考文獻(xiàn)：1 謝自美電子線路設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)、測(cè)試M（第3版）.武漢：華中科技大學(xué)出版社，2013.82 尤佳,李春雷,伍春洪,楊淑華.數(shù)字電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)與課程設(shè)計(jì)M.北京：機(jī)械工業(yè) 出版社.2014.43 康光華主編.電子技術(shù)基礎(chǔ)（數(shù)字部分）.高等教育出版社4 ,.數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)

3、計(jì)探討趙淑范，王憲偉.電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)與課程設(shè)計(jì). 清華大學(xué)出版社.20069 楊承毅,肖詩(shī)海,鄒友志.脈沖與數(shù)字電子技術(shù).2008.2.110 王淵峰.戴旭輝.10電路設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)教程.科學(xué)出版社.2011.14.課程設(shè)計(jì)工作進(jìn)度計(jì)劃:序號(hào)起迄日期工作內(nèi)容12015.10.23布置任務(wù)，教師講解設(shè)計(jì)方法及要求2015.10.24-2015.10.31學(xué)生查找閱讀資料，初定方案，小組會(huì)議討論并確定方2案 !SK40 M 3 H M a . W 3 & a A K 3 & . K M B K a J K 3 . K JE M B K a J K 3 . K a設(shè)計(jì)及計(jì)算2015.11

4、.1-32015.11.1542015.11.15-015.12.29實(shí)物調(diào)試并寫說(shuō)明書，小組討論52016.1.27答辯SI主指導(dǎo)教師肖金鳳Ii1日期：2015 年10月23日ii目錄前言 61 設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求 71.1 設(shè)計(jì)目的 71.2 設(shè)計(jì)要求 72 系統(tǒng)組成及工作原理 82.1 系統(tǒng)組成 82.2 工作原理 83 電路設(shè)計(jì)及其工作原理 93.1 利用 555 定時(shí)器制作一個(gè)秒信號(hào)發(fā)生器 93.2 74161 實(shí)現(xiàn) 8進(jìn)制加計(jì)數(shù) . 113.3 7404 反相器 . 123.4 74161 連接彩燈 . 133.5 編碼和譯碼顯示 134 實(shí)驗(yàn)仿真及實(shí)驗(yàn)測(cè)試結(jié)果 154.1 仿真圖 1

5、54.2 實(shí)際測(cè)試圖 185 設(shè)計(jì)總結(jié) 20參考文獻(xiàn) 21附錄一 圖 22附錄二 實(shí)物圖 23附錄三 器件清單 24、F 、前言隨著人們生活環(huán)境的不斷改善和美化，在許多場(chǎng)合可以看到彩色霓虹燈。 彩燈由 于其豐富的燈光色彩，低廉的造價(jià)以及控制簡(jiǎn)單等特點(diǎn)而得到了廣泛的應(yīng)用，用彩燈來(lái) 裝飾街道和城市建筑物已經(jīng)成為一種時(shí)尚。特別是每當(dāng)節(jié)日的到來(lái)，節(jié)日彩燈更是到處 都看的到。節(jié)日彩燈已成為生活中不可缺少的裝飾物。它集中地運(yùn)用了單片機(jī)、，自 動(dòng)控制等技術(shù)，是典型的基于單片機(jī)的電子產(chǎn)品。本文以 555 定時(shí)器為控制核心，采用 模塊化的設(shè)計(jì)方案，運(yùn)用彩燈組成電路，實(shí)現(xiàn)彩燈在開啟時(shí)滿足不一樣的閃亮方法。節(jié) 日彩

6、燈是生活中常常用到的裝飾物品 , 是我國(guó)普遍流行的傳統(tǒng)的民間的綜合性的工藝 品。彩燈藝術(shù)也就是燈的綜合性的裝飾藝術(shù)。在當(dāng)今的社會(huì)里，彩燈已經(jīng)成為我們生活 的一部分，能給我們帶來(lái)視覺上的享受還能美化我們的生活。彩燈控制器主要是通過(guò)電 路產(chǎn)生有規(guī)律變化的脈沖信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)彩燈的各種變化關(guān)鍵詞： 74161 74194 555 定時(shí)器1 設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求1.1 設(shè)計(jì)目的鞏固和加深對(duì)電子電路基本知識(shí)的理解，提高綜合運(yùn)用本課程所學(xué)知識(shí)能力； 培養(yǎng)根據(jù)設(shè)計(jì)需要選學(xué)參考書籍，查閱相關(guān)手冊(cè)、圖表和文獻(xiàn)資料的自學(xué)能力；通 過(guò)電路方案的分析、論證和比較，設(shè)計(jì)計(jì)算和選取元器件、電路組裝、調(diào)試和檢測(cè) 等環(huán)節(jié)，初步掌握簡(jiǎn)單實(shí)

7、用電路的分析方法和工程設(shè)計(jì)方法；學(xué)會(huì)簡(jiǎn)單電路的實(shí)驗(yàn) 調(diào)試和性能指標(biāo)的測(cè)試方法，提高動(dòng)手能力和進(jìn)行數(shù)字電子電路實(shí)驗(yàn)的基本技能。1.2 設(shè)計(jì)要求多功能彩燈圖形控制電路 , 其基本功能如下：1. 用（ 8× 8）點(diǎn)陣作為顯示電路。2. 能用按鍵切換不同的顯示組合，至少有 2 個(gè)按鍵切換；3. 每種組合至少有 4 種變化，每種組合內(nèi)圖形能連續(xù)循環(huán)；4. 要有數(shù)碼管顯示當(dāng)前是第幾種組合；擴(kuò)展功能：圖形顯示間隔（顯示頻率）至少有 2 種可選。2 系統(tǒng)組成及工作原理2.1系統(tǒng)組成2.2工作原理首先由555定時(shí)器產(chǎn)生秒脈沖信號(hào)，經(jīng)定時(shí)電路及控制電路使輸出信號(hào)觸發(fā)彩 燈連接電路，同時(shí)在彩燈圖形變化過(guò)程

8、中將脈沖信號(hào)送至譯碼電路，促使數(shù)碼管顯 示當(dāng)前圖形組合序數(shù)。彩燈每變化一種，數(shù)碼管隨之改變數(shù)字。等到彩燈圖形組合 完全顯示完，重新由第一種圖形循環(huán)進(jìn)行。3電路設(shè)計(jì)及其工作原理3.1利用555定時(shí)器制作一個(gè)秒信號(hào)發(fā)生器3.1.1 555定時(shí)器的結(jié)構(gòu)圖（見圖3.1 ）圖3.1 555 定時(shí)器結(jié)構(gòu)圖555定時(shí)器的功能主要由兩個(gè)比較器決定。兩個(gè)比較器的輸出電壓控制觸發(fā)器和放電管的狀態(tài)。在電源與地之間加上電壓，當(dāng)5腳懸空時(shí)，則電壓比較器C1的同相輸入端的電壓為2 /3 ， C2的反相輸入端的電壓為若觸發(fā)輸入端的電壓小于/3 ,貝吐匕較器C2的輸出為O ,可使 觸發(fā)器置1 ,使輸出端1。如果 閾值輸入端的

9、電壓大于23 ,同時(shí) 端的電壓大于/3 ,則C1的輸出為O ,C2的輸出為1 ,可將 觸發(fā)器置O ,使輸出為O電平。3.1.2 各個(gè)引腳功能：1腳：外接電源負(fù)端或接地，一般情況下接地。8腳：外接電源，雙極型時(shí)基電路的范圍是4.5 16V ,型時(shí)基電路的范圍為3 18V。一般用 5V。3腳：輸出端2腳：低觸發(fā)端6腳：高觸發(fā)端4腳：是直接清零端。當(dāng)此端接低電平，則時(shí)基電路不工作，此時(shí)不論、處于 何電平，時(shí)基電路輸出為“ O ”，該端不用時(shí)應(yīng)接高電平。5腳：為控制電壓端。若此端外接電壓，則可改變內(nèi)部?jī)蓚€(gè)比較器的基準(zhǔn)電壓， 當(dāng)該端不用時(shí)，應(yīng)將該端串入一只0.01 F電容接地，以防引入干擾。7腳：放電端

10、。該端與放電管集電極相連，用做定時(shí)器時(shí)電容的放電。在1腳接地，5腳未外接電壓，兩個(gè)比較器 A1、A2基準(zhǔn)電壓分別為的情況下, 555時(shí)基電路的功能表如表 3.1示。表3.1電路圖如圖3.2所示SSS圖3.2 555 定時(shí)器電路圖3.2 74161實(shí)現(xiàn)8進(jìn)制加計(jì)數(shù)3.374161 是常用的四位二進(jìn)制可預(yù)置的同步加法計(jì)數(shù)器， 他可以靈活的運(yùn)用在各種數(shù) 字電路，以及單片機(jī)系統(tǒng)種實(shí)現(xiàn)分頻器等很多重要的功能。弓I腳圖見圖管腳圖介紹：時(shí)鐘和四個(gè)數(shù)據(jù)輸入端P03清零使能，置數(shù)數(shù)據(jù)輸出端Q03以及進(jìn)位輸出 (0 Q1 Q2 Q3)輸入輸出關(guān)系見表3.2表3.2輸入輸出D3DbDD)QQQQ)0000010dC

11、badCba110QQQQ)110QQQQ)1111狀態(tài)碼加13.3 7404反相器圖3.4 7404反相器74161與7404連接電路圖如圖3.4所示IC?GXOCR-VCCCPCODOQODIQlD2QHD3Q3CTPCTtGNDLIX7¾J8lJIC?CLKg bs?常s>GXDI；-TFccErSaUccfi<5玲蕓VCcHF -Ir -Vr -o S16t圖3.5 74161 與7404連接圖3.4 74161連接彩燈1GNrD 1IVCC-J 514-<j-ijn圖3.6 74161 連接圖3.5編碼和譯碼顯示7448除了有實(shí)現(xiàn)7段顯示譯碼器基本功能的輸

12、入（）和輸出（）端外，7448還引入了燈測(cè)試輸入端（）和動(dòng)態(tài)滅零輸入端（），以及既有輸入功能又有輸出功能的消隱 輸入/動(dòng)態(tài)滅零輸出（）端。由7448真值表可獲知7448所具有的邏輯功能：（1）7段譯碼功能（1,1）在燈測(cè)試輸入端（）和動(dòng)態(tài)滅零輸入端（）都接無(wú)效電平時(shí)，輸入經(jīng)7448譯碼，輸出高電平有效的7段字符顯示器的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，顯示相應(yīng)字符。除=0000外，也可以接低電平。（2）消隱功能（0）此時(shí)端作為輸入端，該端輸入低電平信號(hào)時(shí)，表 1倒數(shù)第3行，無(wú)論 和輸入什么 電平信號(hào)，不管輸入為什么狀態(tài)，輸出全為“ 0”，7段顯示器熄滅。該功能主要用于 多顯示器的動(dòng)態(tài)顯示。（3）燈測(cè)試功能（=0）此時(shí)

13、端作為輸出端，端輸入低電平信號(hào)時(shí)，表1最后一行，與 及輸入無(wú)關(guān)，輸出全為“ 1”，顯示器7個(gè)字段都點(diǎn)亮。該功能用于7段顯示器測(cè)試，判別是否有損壞的 字段。（4）動(dòng)態(tài)滅零功能（1，1）此時(shí)端也作為輸出端，端輸入高電平信號(hào)，端輸入低電平信號(hào)，若此時(shí)=0000,表1倒數(shù)第2行，輸出全為“ 0”，顯示器熄滅，不顯示這個(gè)零。 0,則 對(duì)顯示無(wú)影響。該功能主要用于多個(gè)7段顯示器同時(shí)顯示時(shí)熄滅高位的零。其引腳圖及 真值功能表見圖3.6 :Vtt£abd1：1.n1514K12HIO9JIT-45&7(.LJLJLJLJU口LJLJBC1.1 BLKIK) RBlDAthTrSEI-DCBB

14、-E3 ¾ r辛科J1OOOO1IIL 110OrIXIOoOi0電La o"aaI !1IOOlO110L 1OIe11OOlIILIL Q011XQ IDD0LIO 0IiBr1I0 IDIIIiL 0IaS10 E 0IL Ib r1CEllJI O0"J131 DOOIIIIL 1I&I1IDIIIICI 0IR1I1030000L 1aCIXIEHt1C0I1 0tnJ富119 0IVI1V 9IIXI Iot11QOI 0IIK3 1414Qt1 Iti匕IXLIllJD110 OObI&IIllCCd仙a &10C44fl0

15、0OOX3XX1I2,1 LJe圖3.7 7448引腳排列圖及真值表4實(shí)驗(yàn)仿真及實(shí)驗(yàn)測(cè)試結(jié)果4.1仿真圖本仿真實(shí)驗(yàn)采用仿真，電路按照上述電路仿真，全電路仿真見圖4.1圖 4.1 全電路仿真圖本仿真實(shí)驗(yàn)電路共四種彩燈圖形變化，8個(gè)藍(lán)燈分A、B兩組變化。（1第一種變 化數(shù)碼管顯示“ 0”，其變化規(guī)律為：A B兩組燈分別各自從上到下依次亮燈。第一種 變化圖（彩燈及數(shù)碼管局部變化）見圖 4.2 ；（ 2）第二種變化數(shù)碼管顯示“ 1”，其變 化規(guī)律為：A組燈從上到下依次亮燈，B組燈從下到上依次亮燈。第二種變化圖（彩燈 及數(shù)碼管局部變化）見圖 4.3 ；（ 3）第三種變化數(shù)碼管顯示“ 3”，其變化規(guī)律為：

16、 A 組燈從下到上依次亮燈，B組燈從上到下依次亮燈。第三種變化圖（彩燈及數(shù)碼管局部 變化）見圖4.4 ； （ 4）第四種變化數(shù)碼管顯示“ 3”，其變化規(guī)律為：A B兩組燈分別 各自從下到上依次亮燈。第四種變化圖（彩燈及數(shù)碼管局部變化）見圖 4.5。圖4.2 第一種彩燈圖形變化（局部仿真圖）圖4.3 第二種彩燈圖形變化（局部仿真）圖4.4 第三種彩燈圖形變化（局部仿真）圖4.5 第四種彩燈圖形變化（局部仿真）4.2 實(shí)際測(cè)試圖各類器件焊接好，做成實(shí)物，接通電源后，第一種彩燈圖形變化時(shí)，數(shù)碼管顯示“0”，燈分兩組由左向右依次亮燈，與理論仿真圖一致。實(shí)物亮燈情況如圖4.6 ;第二種彩燈圖形變化時(shí)，數(shù)

17、碼管顯示“ 1”，燈由兩邊向中間依次亮燈，與理論仿真圖一致。 實(shí)物亮燈情況如圖4.7 ;第三種彩燈圖形變化時(shí)，數(shù)碼管顯示“ 2”，燈由中間往兩邊依 次亮燈，與理論仿真圖一致。實(shí)物亮燈情況如圖4.8 ;第四種彩燈圖形變化時(shí)。數(shù)碼管顯示“ 3”，燈分兩組由右向左依次亮燈，與理論仿真圖一致。實(shí)物亮燈情況如圖4.9圖4.6第一種彩燈變化圖圖4.7第二種彩燈變化圖圖4.8第三種彩燈變化圖圖4.9第四種彩燈變化圖5設(shè)計(jì)總結(jié)（1）通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，加強(qiáng)了我們動(dòng)手、思考和解決問(wèn)題的能力。在整個(gè)設(shè)計(jì) 過(guò)程中，通過(guò)這個(gè)方案包括設(shè)計(jì)了一套電路原理和連接圖，和芯片上的選擇。這個(gè)方案 總共使用了 7448, 74161

18、, 74194, 555定時(shí)器等器件。（2）在設(shè)計(jì)過(guò)程中，經(jīng)常會(huì)遇到這樣那樣的情況，就是心里想老著這樣的接法可 以行得通，但實(shí)際接上電路，總是實(shí)現(xiàn)不了，因此耗費(fèi)在這上面的用去很多。（3）我在做課程設(shè)計(jì)同時(shí)也是對(duì)課本知識(shí)的鞏固和加強(qiáng)，由于課本上的知識(shí)太多, 平時(shí)課間的學(xué)習(xí)并不能很好的理解和運(yùn)用各個(gè)元件的功能，而且考試內(nèi)容有限，所以在 這次課程設(shè)計(jì)過(guò)程中，我們了解了很多元件的功能，并且對(duì)于其在電路中的使用有了更 多的認(rèn)識(shí)。（4）平時(shí)看課本時(shí)，有時(shí)問(wèn)題老是弄不懂，做完課程設(shè)計(jì)，那些問(wèn)題就迎刃而解 了。而且還可以記住很多東西。比如一些芯片的功能，平時(shí)看課本，這次看了，下次就 忘了，通過(guò)動(dòng)手實(shí)踐讓我們對(duì)各個(gè)元件映象深刻。認(rèn)識(shí)來(lái)源于實(shí)踐，實(shí)踐是認(rèn)識(shí)的動(dòng)力 和最終目的，實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)。本次電子課程設(shè)計(jì)將理論與實(shí)踐有機(jī)結(jié)合， 既考查了同學(xué)對(duì)理論知識(shí)的掌握程度，又反映了實(shí)際動(dòng)手能力，更主要的是考察了同學(xué) 對(duì)知識(shí)的綜合運(yùn)用以及創(chuàng)新思維能力，為今后的發(fā)展提供了一次良好的學(xué)習(xí)環(huán)境?！緟⒖嘉墨I(xiàn)】1 謝自美.電子線路設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)、測(cè)試M（第3版）.武漢：華中科技大學(xué) 出版社，2013.82 尤佳,李春雷,伍春洪,楊淑華.數(shù)字電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)與課程設(shè)計(jì)M.北 京：機(jī)械工業(yè)出版社.2014.43 康光華主編.電子技術(shù)基礎(chǔ)（數(shù)字部分）