電子課程設(shè)計(jì)可編程彩燈控制

1、電 子 課 程 設(shè) 計(jì)指導(dǎo)老師： 班級(jí)：制作人： 學(xué)號(hào)： 時(shí)間： 目 錄第一部分、設(shè)計(jì)要求3第二部分、設(shè)計(jì)報(bào)告（一）系統(tǒng)原理框圖和電路圖4（二）系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路4（三）單元電路設(shè)計(jì)與計(jì)算5（1）脈沖發(fā)生電路的設(shè)計(jì)（2）譯碼驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)*（3）儲(chǔ)存單元的設(shè)計(jì)*（4）顯示電路的設(shè)計(jì)（四）電路的安裝與調(diào)試10（五）實(shí)習(xí)心得11（六）元器件明細(xì)表11（七）參考書目12第一部分、設(shè)計(jì)要求本設(shè)計(jì)是通過(guò)對(duì)可擦除的可編程只讀存儲(chǔ)器（e2prom2864）進(jìn)行編寫圖像，并將其儲(chǔ)存，再用計(jì)數(shù)器控制圖像的地址將其讀出在二極管顯示矩陣中顯示出來(lái)。系統(tǒng)所顯示的內(nèi)容可反復(fù)循環(huán)，直到手動(dòng)或清零，便可回到初始地址。由于圖畫和文

2、字是連續(xù)出來(lái)所以看上去就有動(dòng)畫感，似乎在走動(dòng)，因而形成彩燈。該系統(tǒng)可以自由編程，形成不同的圖畫文字，可操作性強(qiáng)，也可存儲(chǔ)上百幅圖畫，所以應(yīng)用范圍也比較廣。其功能要求如下：1、 設(shè)計(jì)脈沖產(chǎn)生電路、圖形控制電路和儲(chǔ)存電路2、 用發(fā)光二極管點(diǎn)陣（8x8）一塊作為顯示電路，顯示內(nèi)容的動(dòng)感要強(qiáng)。3、 圖形能連續(xù)循環(huán)，圖形為8幅，圖形間隔在20ms2s范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)。4、 能手動(dòng)和加壓清零功能，有自動(dòng)選畫功能。 第二部分、設(shè)計(jì)報(bào)告一、系統(tǒng)原理框圖和電路圖：脈沖發(fā)生電路（高頻）計(jì)數(shù)器控制電路譯碼驅(qū)動(dòng)電路顯示矩陣 脈沖發(fā)生電路（低頻）計(jì)數(shù)器控制電路 儲(chǔ)存單元 二、 系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路原理框圖顯示了整個(gè)系統(tǒng)的主要原理

3、。首先，讓我們從顯示矩陣來(lái)看，我們要在顯示矩陣上顯示圖畫，采用8x8的二極管顯示點(diǎn)陣（管腳分布見(jiàn)后圖）。它有16個(gè)管腳，有八個(gè)是行控制八個(gè)是列控制，其中列是高電頻有效，行是低電頻有效，即當(dāng)列有高電頻輸入同時(shí)行有底電頻輸入時(shí)，兩信號(hào)相交的二極管就發(fā)亮，控制不同的列就可以控制紅燈。由于我們的e2prom只有八個(gè)輸出管腳，用它來(lái)控制行，因?yàn)樗龅臑閱物@點(diǎn)陣，所以只用8個(gè)列控制，所以要用74ls138來(lái)譯碼。由于138輸出的是高電平，所以可以直接接到點(diǎn)陣上。如果138能從18按順序譯碼，那么就能給列按順序輸出信號(hào)，所以可以采用161計(jì)數(shù)器來(lái)實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能。假如第一列有高電頻輸出的同時(shí)第一行有低電頻輸出那

4、么第一排的燈就點(diǎn)亮，依次下去，八排燈按順序點(diǎn)亮，而要使行和列同時(shí)輸出信號(hào)就必須將計(jì)數(shù)器產(chǎn)生的信號(hào)同時(shí)輸入e2prom的底位。如果計(jì)數(shù)器的頻率很高，那么八排燈按順序很快被點(diǎn)亮，由于人的視覺(jué)差看上去就像八排燈同時(shí)都在亮一樣。所以讓脈沖發(fā)生電路產(chǎn)生高頻率的方波脈沖來(lái)控制161計(jì)數(shù)器就可以實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能。因?yàn)槲覀円辛姆之嬢敵觯钥捎昧硪黄?61來(lái)控制e2prom的高位，從而實(shí)現(xiàn)多幅字畫的輸出，用另一個(gè)脈沖發(fā)生電路產(chǎn)生低頻方波脈沖來(lái)控制這片161便可使多幅字畫自動(dòng)輸出，如果將低頻脈沖設(shè)計(jì)成可調(diào)的那么就可以實(shí)現(xiàn)圖畫輸出的快慢！這就是整個(gè)設(shè)計(jì)的思路！三、 單元電路設(shè)計(jì)與計(jì)算1、脈沖發(fā)生電路的設(shè)計(jì) 我

5、們采用555定時(shí)器接成的多諧振蕩器來(lái)實(shí)現(xiàn)方波脈沖。將555定時(shí)器的2和6兩個(gè)輸入端連在一起作為信號(hào)輸入端就可得到施密特觸發(fā)器，而把施密特觸發(fā)器的反相輸出端經(jīng)rc積分電路接回它的輸入端就構(gòu)成了多諧振蕩器。（電路圖如圖1、2所示） 高頻脈沖發(fā)生電路（1） 低頻可調(diào)脈沖發(fā)生電路（2） 其周期：t=（r1+2r2）cln2 振蕩頻率：f =1/t 占空比：q =（r1+r2）/（r1+2r2）對(duì)于高頻脈沖，要求頻率高取r1=r2=200，c=0.1f，則： t=4.14*10-5s ； f =2.4*104hz ；q =2/3實(shí)驗(yàn)表明，由于頻率很高使燈連續(xù)發(fā)亮，閃爍感低。對(duì)于低頻脈沖，取r1=r2=4

6、.3 ， c=10f，則： t=89ms ； f =11.2hz ；q =2/3由于還串入10的可調(diào)電阻，調(diào)節(jié)這個(gè)電阻就可以讓圖畫以適合的間隔顯示出來(lái)。再加上電阻和電容都可以換，如果將電阻改為1那么其調(diào)節(jié)范圍正好滿足時(shí)間間隔在20ms2s之間。2、譯碼驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì) 譯碼器我們采用3線8線最小項(xiàng)譯碼器74ls138，邏輯表達(dá)式為yi非=mi非是高電頻有效。它對(duì)三位二進(jìn)制數(shù)000111依次譯成8個(gè)高電頻信號(hào)。所以其輸入端正好用4位同步二進(jìn)制計(jì)數(shù)器161來(lái)實(shí)現(xiàn)。它隨著時(shí)鐘脈沖上升沿的到來(lái)自動(dòng)從000111計(jì)數(shù)。*3、儲(chǔ)存單元的設(shè)計(jì)*4、顯示電路的設(shè)計(jì)（我與搭檔12號(hào)一起合作，我完成1、2部分的設(shè)計(jì)

7、，3、4部分由12號(hào)完成）四、 電路的安裝與調(diào)試1、 首先對(duì)元件進(jìn)行調(diào)試，測(cè)試其功能。在接線過(guò)程中要注意工藝，要盡量減少線與線的交叉次數(shù)。盡量控制整個(gè)電路在較小的范圍，雖然這樣布線較困難，但它能減少外界對(duì)電路的干擾，提高電路的穩(wěn)定性。先按圖接好脈沖發(fā)生電路，將輸出端接二極管燈看是否有脈沖產(chǎn)生，如果沒(méi)有應(yīng)檢查電路接線是否正確，線口的接觸是否不良，再更換電容看是否是電容的問(wèn)題，如果還沒(méi)有脈沖可以考慮是不是555本身的問(wèn)題，直到有脈沖產(chǎn)生。再測(cè)試161的功能。161實(shí)現(xiàn)的是一個(gè)計(jì)數(shù)功能，將輸出端接到燈上觀察，就可發(fā)現(xiàn)161的計(jì)數(shù)功能。2、e2prom的編程 由于e2prom的輸出是控制行,低電位有效

8、, 所以在要點(diǎn)亮的燈處編寫0,而它又跟列同步,當(dāng)列循環(huán)一次為一幅圖畫,所以每一幅圖畫只對(duì)八個(gè)紅燈編寫,依次下去,每四個(gè)二進(jìn)制代碼轉(zhuǎn)換為十六進(jìn)制代碼,共8幅圖畫.編程的代碼如下:0 08 08 7f 48 7f 08 08 08 1 7f 5d 49 5d 4d 5d 41 7f 2 10 10 10 10 28 44 83 00 3 7e 42 7e 48 7e 48 64 42 4 00 00 00 00 00 01 41 ff 5 ff 10 1e 12 12 26 42 006 00 00 00 00 41 ff 01 00 7 10 10 10 10 10 10 00 108 00 e

9、7 99 42 24 18 00 00編程后在電路板上進(jìn)行調(diào)試。檢驗(yàn)電路是否顯示設(shè)定的圖畫，若不行檢查編程是否出錯(cuò)，細(xì)心檢查電路的接線是否正確，還不行再?gòu)拿}沖發(fā)生電路檢查起，看每部分的電路是否正常工作，這樣那部分出錯(cuò)就改動(dòng)那部分，直到完成！在調(diào)試整個(gè)電路的過(guò)程中，主要的碰到問(wèn)題是無(wú)法完成64進(jìn)制，線路的接觸不良，還有要注意各芯片的工作條件，這要求我們要細(xì)心和耐心，另外接線交叉不能過(guò)多，這樣便于我們檢查！五、實(shí)習(xí)心得經(jīng)過(guò)一周的努力，我和我的搭檔終于完成了可編程彩燈的設(shè)計(jì)和制作，其中包含了老師的教導(dǎo)和自己的汗水。在完成課題的過(guò)程中，通過(guò)合理的分工我們各自處理自己的設(shè)計(jì)部分，然后再一起討論遇到問(wèn)題。

10、在此次實(shí)驗(yàn)中我主要負(fù)責(zé)脈沖發(fā)生電路計(jì)和譯碼驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)，我的搭檔負(fù)責(zé)儲(chǔ)存單元和顯示電路的設(shè)計(jì)。我們注重先理論后實(shí)踐，在理論計(jì)算完成并檢查無(wú)誤可執(zhí)行時(shí)再連線實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)中一定要嚴(yán)格謹(jǐn)慎，保證線連線后開(kāi)電源。在分析和處理問(wèn)題的過(guò)程中我們動(dòng)手實(shí)踐能力增強(qiáng)了許多，學(xué)到了不少東西，而且在理論上也有了更深刻的認(rèn)識(shí)。尤其在調(diào)試方面，彌補(bǔ)了平時(shí)少動(dòng)手的空缺，加深了從理論到實(shí)踐的認(rèn)識(shí)。雖然制作成功了，但是在許多方面還存在不足，比如接線交叉太多，工藝比較差，圖畫顯示時(shí)有的點(diǎn)不是很清楚。同時(shí)在實(shí)習(xí)中，我也感到所學(xué)的知識(shí)不是很深，掌握的不靈活，動(dòng)手的能力不強(qiáng)，有時(shí)面對(duì)很多錯(cuò)誤束手無(wú)策，解決問(wèn)題的能力還有待加強(qiáng)。不過(guò)再

11、老師的耐心講解幫助下，困難一個(gè)一個(gè)克服了，最終實(shí)驗(yàn)調(diào)試成功。在解決問(wèn)題的過(guò)程中，我總結(jié)了一些基本的方法，例如找錯(cuò)時(shí)要一部分一部分的排除，在驗(yàn)證一處程序或接線是否正確時(shí)一定要保證另外的部分是正確的，這樣一點(diǎn)一點(diǎn)排除來(lái)查錯(cuò)?？偵纤?，我的收獲總結(jié)如下： (1)正確地應(yīng)用實(shí)驗(yàn)儀器，培養(yǎng)解決工業(yè)控制、工業(yè)檢測(cè)等領(lǐng)域具體問(wèn)題的初步能力。 (2)通過(guò)所做課題，“解剖麻雀”，熟悉單片微機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)開(kāi)發(fā)、研制的過(guò)程，軟硬件設(shè)計(jì)的工作方法、工作內(nèi)容、工作步驟。(3)基本技能得到訓(xùn)練和提高，例如組成系統(tǒng)、編程、調(diào)試、查閱資料、繪圖、編寫說(shuō)明書等；理論聯(lián)系實(shí)際，提高動(dòng)手能力和分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。（4）提高了分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，能夠很好的將一個(gè)問(wèn)題或系統(tǒng)從整體到部分再到整體的把握。六、元器件明細(xì)表序號(hào)名 稱型號(hào)參數(shù)數(shù) 量備 注1電工電子實(shí)驗(yàn)箱1個(gè)2多諧振蕩器ne5552個(gè)3計(jì) 數(shù) 器dm74l161an3個(gè)4譯 碼 器hd74ls