彩燈控制器課程設(shè)計(jì)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上課程設(shè)計(jì)名稱： 電子技術(shù)課程設(shè)計(jì) 題 目： 彩燈控制器設(shè)計(jì) 學(xué) 期： 2013-2014學(xué)年第2學(xué)期專 業(yè)： 電氣工程及其自動(dòng)化 班 級(jí)： 姓 名： 學(xué) 號(hào)： 指導(dǎo)教師： 劉桂芬 遼寧工程技術(shù)大學(xué)課 程 設(shè) 計(jì) 成 績(jī) 評(píng) 定 表評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)評(píng)定指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)評(píng)定合格不合格單元電路及整體設(shè)計(jì)方案合理性正確性創(chuàng)新性仿真或?qū)嵺`是否進(jìn)行仿真或?qū)嵺`技術(shù)指標(biāo)或性能符合設(shè)計(jì)要求有完成結(jié)果設(shè)計(jì)報(bào)告格式正確內(nèi)容充實(shí)語(yǔ)言流暢標(biāo)準(zhǔn)說(shuō)明：以上三大項(xiàng)指標(biāo)中，每大項(xiàng)中有兩小 項(xiàng)或三小項(xiàng)合格，視為總成績(jī)合格?？偝煽?jī)?nèi)掌谀?月 日課程設(shè)計(jì)任務(wù)書一、設(shè)計(jì)題目彩燈控制器設(shè)計(jì)二、設(shè)計(jì)任務(wù)1.有六只LED彩燈2.控

2、制順序是：全亮-奇數(shù)燈依次滅-偶數(shù)燈依次滅-依次亮依次滅-全亮全滅3.彩燈點(diǎn)亮?xí)r間為0.5S。三、設(shè)計(jì)計(jì)劃電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)共1周。第1天：選題，查資料；第2天：方案分析比較，確定設(shè)計(jì)方案；第34天：電路原理設(shè)計(jì)與電路仿真；第5天：編寫整理設(shè)計(jì)說(shuō)明書。四、設(shè)計(jì)要求1. 畫出整體電路圖。2. 對(duì)所設(shè)計(jì)的電路全部或部分進(jìn)行仿真，使之達(dá)到設(shè)計(jì)任務(wù)要求。3. 寫出設(shè)計(jì)說(shuō)明書。指 導(dǎo) 教師：劉桂芬時(shí) 間：2013年6月18日目錄第一章 緒論··············

3、································11.1 課程設(shè)計(jì)參數(shù)················&

4、#183;······················11.2 設(shè)計(jì)要求·························

5、3;·················11.3 設(shè)計(jì)方案與論證······························

6、3;······11.4 設(shè)計(jì)電路框圖·······································1第二章 各單元電路的設(shè)計(jì)

7、3;································22.1 NE555 工作原理···············&

8、#183;·····················22.2 23進(jìn)制計(jì)數(shù)器的實(shí)現(xiàn) ························

9、3;······42.3 5線32線譯碼器···································52.4控制電路的實(shí)現(xiàn)····

10、3;·································6第三章 電路的工作原理及仿真··············&

11、#183;··············7 3.1工作原理分析·································&#

12、183;······73.2 仿真電路··········································

13、;·8第四章 課程設(shè)計(jì)體會(huì)····································10參考文獻(xiàn)··········

14、······································11摘要彩燈控制器就是控制六只LED彩燈，通過(guò)點(diǎn)亮，熄滅不同順序的燈實(shí)現(xiàn)彩燈的變化，按照要求設(shè)計(jì)六只LED燈的顯示順序，LED燈的顯示時(shí)間為0.

15、5s。設(shè)計(jì)時(shí)先觀察分析要求的六只LED燈的顯示順序，然后根據(jù)觀察和分析得到的規(guī)律設(shè)計(jì)出整體框架，進(jìn)行總體設(shè)計(jì)后劃分子系統(tǒng)，詳細(xì)設(shè)計(jì)，然后涉及各個(gè)子系統(tǒng)的內(nèi)部電路，之后把各個(gè)子系統(tǒng)分別連接在一起，最后進(jìn)行電路的調(diào)試。本文設(shè)計(jì)是以中、小規(guī)模集成電路為基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)了一個(gè)六只彩燈控制器。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)要求彩燈以全亮-奇數(shù)燈依次滅-偶數(shù)燈依次滅-依次亮依次滅-全亮全滅的順序顯示，最后利用Proteus軟件進(jìn)行仿真與調(diào)試，圓滿的實(shí)現(xiàn)了該六只彩燈控制器的功能。關(guān)鍵詞：彩燈控制器；子系統(tǒng)；調(diào)試；定頻專心-專注-專業(yè)第一章 緒論1.1課程設(shè)計(jì)參數(shù)六只LED彩燈，L0,L1，L2，L3，L4，L51.2

16、設(shè)計(jì)要求 六只彩燈按全亮奇數(shù)燈依次滅偶數(shù)燈依次滅依次亮依次滅全亮全滅的順序顯示，顯示間隔0.5s1.3 設(shè)計(jì)方案與論證方案一：按照課程設(shè)計(jì)的要求，需要實(shí)現(xiàn)彩燈的23種狀態(tài)，可以用一個(gè)23進(jìn)制的計(jì)數(shù)器來(lái)執(zhí)行，從0到22種狀態(tài)來(lái)控制這23種狀態(tài)，然后通過(guò)譯碼器翻譯成可以實(shí)現(xiàn)的高低電平，最后寫出這23種狀態(tài)和計(jì)數(shù)器數(shù)字對(duì)應(yīng)的真值表，計(jì)算出邏輯式，便可實(shí)現(xiàn)所要求的彩燈控制。該方案思路簡(jiǎn)單明確，控制產(chǎn)生的現(xiàn)象明顯，穩(wěn)定，易于實(shí)現(xiàn)。方案二：利用兩片十進(jìn)制計(jì)數(shù)器74160設(shè)計(jì)一個(gè)40進(jìn)制計(jì)數(shù)器，再用個(gè)位的0到9輸出狀態(tài)與十位的0到3四種輸出狀態(tài)通過(guò)邏輯器件構(gòu)成LED燈的控制電路，實(shí)現(xiàn)彩燈的亮滅控制。該方案L

17、ED燈的控制電路比較復(fù)雜，邏輯門器件容易出現(xiàn)延遲，競(jìng)爭(zhēng)冒險(xiǎn)，從而影響對(duì)LED燈的控制結(jié)果。綜上分析比較，最后選定方案一。其易于實(shí)現(xiàn)，控制原理簡(jiǎn)單，而且整體性能穩(wěn)定，實(shí)現(xiàn)的效果好。1.4 設(shè)計(jì)電路框圖產(chǎn)生時(shí)鐘脈沖信號(hào)23進(jìn)制計(jì)數(shù)器5-32 譯碼器LED燈各個(gè)連接的門電路圖1-1基本結(jié)構(gòu)框圖由上框圖分析可知需實(shí)現(xiàn)控制彩燈的23種狀態(tài)，此處可用一個(gè)23進(jìn)制的計(jì)數(shù)器實(shí)現(xiàn)循環(huán)控制，用計(jì)數(shù)器從0到22的23種狀態(tài)對(duì)應(yīng)來(lái)控制六個(gè)LED彩燈顯示的23種狀態(tài)（0000010110），然后將計(jì)數(shù)器輸出的十六進(jìn)制數(shù)用5線32線譯碼器譯成十進(jìn)制輸出，可以實(shí)現(xiàn)高低電平的控制。在畫出23種狀態(tài)轉(zhuǎn)換表和技術(shù)其數(shù)字對(duì)應(yīng)的真值

18、表，列出邏輯表達(dá)式，然后用適當(dāng)?shù)呐c非門，或門及非門等器件，按照得到的邏輯表達(dá)式搭建邏輯組和電路，便可實(shí)現(xiàn)題目所要求的彩燈控制結(jié)果。第二章 各單元電路的設(shè)計(jì)2.1 NE555 工作原理 555定時(shí)器由3個(gè)阻值為5k的電阻組成的分壓器、兩個(gè)電壓比較器C1和C2、基本RS觸發(fā)器、放電三極管TD和緩沖反相器G4組成。虛線邊沿標(biāo)注的數(shù)字為管腳號(hào)。其中，1腳為接地端；2腳為低電平觸發(fā)端，由此輸入低電平觸發(fā)脈沖；6腳為高電平觸發(fā)端，由此輸入高電平觸發(fā)脈沖；4腳為復(fù)位端，輸入負(fù)脈沖（或使其電壓低于0.7V）可使555定時(shí)器直接復(fù)位；5腳為電壓控制端，在此端外加電壓可以改變比較器的參考電壓，

19、不用時(shí)，經(jīng)0.01uF的電容接地，以防止引入干擾；7腳為放電端，555定時(shí)器輸出低電平時(shí)，放電晶體管TD導(dǎo)通，外接電容元件通過(guò)TD放電；3腳為輸出端，輸出高電壓約低于電源電壓1V3V，輸出電流可達(dá)200mA，因此可直接驅(qū)動(dòng)繼電器、發(fā)光二極管、指示燈等；8腳為電源端，可在5V18V范圍內(nèi)使用。 圖2-1 NE555接線圖555定時(shí)器工作時(shí)過(guò)程分析如下：  5腳經(jīng)0.01uF電容接地，比較器C1和C2的比較電壓為：UR1=2/3VCC、UR2=1/3VCC。當(dāng)VI12/3VCC，VI21/3VCC時(shí)，比較器C1輸出低電平，比較器C2輸出高電平，基本RS觸發(fā)器

20、置0，G3輸出高電平，放電三極管TD導(dǎo)通，定時(shí)器輸出低電平。當(dāng)VI12/3VCC，VI21/3VCC時(shí)，比較器C1輸出高電平，比較器C2輸出高電平，基本RS觸發(fā)器保持原狀態(tài)不變，555定時(shí)器輸出狀態(tài)保持不來(lái)。  當(dāng)VI12/3VCC，VI21/3VCC時(shí)，比較器C1輸出低電平，比較器C2輸出低電平，基本RS觸發(fā)器兩端都被置1，G3輸出低電平，放電三極管TD截止，定時(shí)器輸出高電平。  當(dāng)VI12/3VCC，VI21/3VCC時(shí)，比較器C1輸出高電平，比較器C2輸出低電平，基本RS觸發(fā)器置1，G3輸出低電平，放電三極管TD截止，定時(shí)器輸出高電平。NE555極

21、限參數(shù)：NE555 參數(shù)電源電壓允許功率工作溫度儲(chǔ)存溫度最高溫度+18V600mW-1070-65150300表2-1 NE555極限參數(shù)圖 2-2 脈沖信號(hào)發(fā)生器原理圖如圖2-4所示，R1和C1組成一個(gè)串聯(lián)RC充放電電路，在NE555的3引腳上輸出一個(gè)方波信號(hào)。 當(dāng)接通電源后，因?yàn)殡娙萆系某跏茧妷簽榱?，所以輸出電壓為高電平，并開始經(jīng)電阻R1向電容C1充電。當(dāng)充電到輸入電壓為v=Vt+時(shí)，輸出跳變?yōu)榈碗娖?，電容C1又經(jīng)過(guò)電阻R1開始放電。 當(dāng)放電至v=Vt-時(shí)輸出電位又跳變?yōu)楦唠娖?，電容C1重新開始充電。由公式 T1=（R1+R2）Cln2 T2=R2C

22、ln2 T=T1+T2=(R1+2R2)Cln2得出當(dāng)占空比為50%時(shí)，T1約為220s，T2約為160s，即周期T為380s。2.2 23進(jìn)制計(jì)數(shù)器的實(shí)現(xiàn) 23進(jìn)制計(jì)數(shù)器是由兩個(gè)16進(jìn)制計(jì)數(shù)器構(gòu)成，并且將23進(jìn)制計(jì)數(shù)器的每個(gè)狀態(tài)輸出，令其對(duì)應(yīng)LED的每一種狀態(tài)。23進(jìn)制計(jì)數(shù)器：用兩片74161（具有異步清零，同步置數(shù)的功能）擴(kuò)展成23進(jìn)制計(jì)數(shù)器，采用并行進(jìn)位方式，整體置數(shù)法。因?yàn)橛?jì)數(shù)器需要23種狀態(tài)（0000010110），所以先用兩片74161連接成256（16×16）進(jìn)制計(jì)數(shù)器，然后在輸出為10110（22）時(shí)，用與非門來(lái)控制兩計(jì)數(shù)器的LDN端清零，完成一次

23、完整的循環(huán)計(jì)數(shù)。 圖 2-3 23進(jìn)制計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)電路CLKRDLDEPET工作狀態(tài)×0×××置零10××預(yù)置數(shù)×1101保持×11×0保持（C=0）1111計(jì)數(shù)表 2-2 二進(jìn)制計(jì)數(shù)器74161的功能2.3 5線32線譯碼器  5線32線譯碼器是由5片74LS138譯碼器實(shí)現(xiàn)，他的擴(kuò)展原理同兩片74LS138進(jìn)行4線16線擴(kuò)展類似。正常的5線32線譯碼器應(yīng)該需要5片74LS138譯碼器來(lái)擴(kuò)展實(shí)現(xiàn)，但由于本設(shè)計(jì)中要求控制彩燈變化的狀態(tài)只有23種，故只需要用4片74LS138即可實(shí)現(xiàn)5線

24、-24線的譯碼功能，左邊的一片74LS138芯片用于控制選擇右邊的三篇74LS138芯片的工作或者鎖定狀態(tài)，右邊的三片74LS138芯片每片都可控制八種輸出狀態(tài)，共控制24種狀態(tài)，滿足題目所要求的23種狀態(tài)。當(dāng)接通時(shí)，先通過(guò)左邊的芯片控制右邊的芯片，再進(jìn)行移位變化控制終端LED彩燈的狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)23種狀態(tài)的循環(huán)。圖2-4 5線32線譯碼器電路2.4 控制電路的實(shí)現(xiàn)由23進(jìn)制計(jì)數(shù)器輸入一個(gè)五位二進(jìn)制數(shù)（0000010110），輸出彩燈所對(duì)應(yīng)的狀態(tài)（1表示燈亮，0表示燈滅）ML0L1L2L3L4L501111111101111210101131010104111111501111160

25、1011170101018000000910000010110000111110001211110013111110141111111501111116001111170001111800001119000001200000002111111122000000表2-3 功能真值表 由真值表所列各LED燈的邏輯表達(dá)式：L0=M0+M1+M2+M3+M4+M9+M10+M11+M12+M13+M14+M21L1=M0+M4+M5+M6+M7+M10+M11+M12+M13+M14+M15+M21L2=M0+M1+M2+M3+M4+M5+M11+M12+M13+M14+M15+M16+M21L3=M0+M1+M4+M5+M6+M7+M12+M13+M14+M15+M16+M17+M21L4=M0+M1+M2+M3+M4+M5+M6+M13+M14+M15+M16+M17+M18+M21L5= M0+M1+M2+M4+M5+M6+M7+M14+M15+M16+M17+M18+M19+M21第三章 電路的工作原理及仿真3.1工作原理分析 該設(shè)計(jì)方案需要實(shí)現(xiàn)控制彩燈23種狀態(tài)（即開始燈全部亮1種狀態(tài)，奇數(shù)的燈依次滅3種狀態(tài)，然后所有的燈再全部亮1種，偶數(shù)