节日彩灯课程设计报告

电子技术课程设计报告设计课题题目：节日彩灯控制器大连民族学院自动化系专业自动化学号2010023315班级自动化103姓名王宏刚同组人金文杰指导教师：王都生设计时间：2012年6月15日摘要1总体方案的设计方案：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；第三块实现时钟信号的产生。主体框图如下：花型控制电路：由74ls1614位二进制同步计数器完成；花型演示电路：由194双向移位寄存器完成（可左移右移完成花型变化）；节拍控制电路：节拍变化由555定时器和74ls90二五十计数器完成。三种花型变换样式花型1：从左至右顺次渐亮。全亮后逆序渐灭；花型2：从中间到两边对称地逐次渐亮，全亮后仍由中间到两边逐次渐灭。循环两次；花型3：8路灯分两半。从左至右渐亮，全亮后，再分两半从左至右渐灭。循环两次。时钟信号CP产生电路花型控制电路花型演示电路移存器输出状态编码表节拍序号花型1花型2花型3100000000000000000000000021000000000011000100010003110000000011110011001100411100000011111101110111051111000011111111111111116111110001110011101110111711111100110000110011001181111111010000001000100019111111111001111111110011111112000111111300001111140000011115000000111600000001一、设计要求1.1设计课题及要求（一）题目：节日彩灯控制器（二）基本要求：设计一三种花色自动切换的彩灯控制器，要求实现（1）8路彩灯能演示三种花型（花型自拟）；（2）彩灯用发光二极管LED模拟；（3）实现快慢两种节拍的变换。（三）主要元器件NE555定时器、模十六计数器74ls161、74ls90、六输入非门74ls04、四输入与非门74ls00、发光二极管、电阻、电容、电源、导线。二、单元电路的设计2.1多谐振荡电路555定时器是一种多功能的中规模集成器件，它的结构比较复杂，在定时器内部，一般包含20多只晶体管，10多个电阻和数值电容。555定时器产生的脉冲信号，用于为161道计数提供CP信号。以上电路可用555定时器组成，如图2-1-1。图2-1-12.1.1555_VIRTUAL芯片图2-1-2555_VIRTUAL芯片管脚图555芯片的VCC和GND端分别为电源端和接地端，OUT为输出端，输出时钟脉冲信号，RST为复位端，低电平有效；CON为电压控制端，当不用时，为提高电路的稳定性，常把其经一0.01uF的电容接地；THR为高电平触发端；DIS为放电端，也可以作为集电极开路输出端使用；TRI为低电平触发端。根据公式T=0.7（R1+R2）C可得R1、R2和C的各阻值。先取电容C3=10nF，C4=100nF。此值根据经验取得。然后计算得出R1=2.5K，R2=5K。555定时器产生T=0.525s的CP。2.1.2二五十计数器74ls90为了得到比较适合的频率，用74ls90构成10进制计数器，使用Q2输出，一产生接近1Hz频率，电路如图2-2-3图2-1-32.2双74ls161构成数据选择器用两片4位二进制加法计数器74ls161采用同步级联方式构成的8位二进制同步加法计数器，模为16×16=256。我们这里只需要32进制计数器。如图2-2-1图2-2-1彩灯自动变换花色控制电路如图2-2-2图2-2-274161（1）的Q0为并行输出，接到74ls194并行输入端。74161（1）Q3为穿行输出，接到74ls194串行输入端。74161（2）Q0输出端取反作为74194工作方式控制位S0的控制位。74161（2）Q0、Q1输出端经过二输入或门作为74194工作方式控制位S1的控制位。为了节省资源，经过逻辑运算得到QQQQs0101这样可以用74ls00、74ls04实现该逻辑，不用再增加芯片。2.3花样输出电路设计输出电路由两片四位移位寄存器74ls194级联构成一个八位移位寄存器、八个彩灯和八个限流电阻构成。寄存器的串行和并行输入端分别接到花色控制电路的输出端，工作方式控制端接到对应的控制端。如图2-3-1图2-3-1三、系统仿真与调试3.1multisim系统介绍Multisim是美国国家仪器（NI）有限公司推出的以Windows为基础的仿真工具，适用于板级的模拟/数字电路板的设计工作。它包含了电路原理图的图形输入、电路硬件描述语言输入方式，具有丰富的仿真分析能力，如图3-1-1为multisim10的启动界面。图3-1-1启动界面软件以图形界面为主，采用菜单、工具栏和热键相结合的方式，具有一般Windows应用软件的界面风格，用户可以根据自己的习惯和熟悉程度自如使用。Multisim的主窗口界面。启动Multisim10后，将出现如图3-1-2所示的界面。图3-1-23.2电路总仿真图图3-2-1彩灯未开始工作图3-2-2彩灯从左到右亮图2-2-3彩灯从左到右灭总结经过一学期的学习，对于数字电路的了解更加深入一层，数字电子技术在现代通讯中占有重要的份额，作为通讯类的学生，我们应该深入掌握数字通讯原理，学会设计数字电路来达到一定的实际目的。这学期，我们的设计课程名为“节日彩灯控制器”，虽然只是一个很小的课程设计，但是我们还是很认真的对待它，节日彩灯控制器电路是很简单的一个数字功能电路，具有计数、数据移位和LED显示的功能。该设计要求，我们有一定的数字电路知识，细致的工作态度；我在这次设计课程中学会，学到了很多，例如：电路仿真multisim软件的使用，熟练了软件的操作，加快了绘图速度，增加了绘图精准度。在这次设计课程里我获益匪浅。希望在以后能有机会得以实践。