1、第 1 页物理与电气工程学院课程设计报告多路彩灯控制器姓 名 * * 学 号 * 班 级 电气工程及其自动化 1 班年 级 2011 级 指导教师 李 * 成 绩 日 期 2013.4.8 第 2 页摘要 八路循环彩灯控制器整体电路由三部分组成：脉冲发生电路、移位寄存器、控制电路。其中用时钟脉冲来启动电路，使其发出不同的频率产生不一样的脉冲，控制发光二极管，使电路更好的工作。主要采用 74LS194 芯片接成扭环形结构的移位器来实现，最后做到两种花型的彩灯循环控制。一、实验目的：根据知识掌握情况和兴趣选择题目，给出功能设计方案，插接、调试电路，完成要求的任务，达到巩固和应用“电子技术基础”和“
2、数字电路与逻辑设计”课程基本理论和方法，初步掌握模拟与数字电路系统设计基本方法的目的。二、实验要求：设计一个 4 路移存型彩灯控制器，彩灯用发光二极管 LED 模拟，具体要求如下：1、能演示三种花型，花型自拟。2、选作：彩灯明暗变换节拍为 1.0s 和 0.5s，两种节拍交替运行。三、实验元件：555 定时器 1 个74194 2 个74161 2 个7404 2 个第 3 页电阻 150k 1 个电阻 4.7K 1 个电阻 20 8 个电容 4.7uF 1 个电容 0.1 uF 1 个四、总体方案的设计：经过分析问题及初步的整体思考，设计方案如下：需要实际时钟产生电路，循环控制电路和彩灯左右
3、移，及全亮全灭输出电路。时钟脉冲产生电路由脉冲发生器产生连续的脉冲。循环电路采用 74LS161 ，74LS194 实现彩灯的循环控制。具体主要通过两片双向移位寄存器 74LS194 来实现彩灯电路控制，通过脉冲发生器来产生连续时钟信号的输入，由74LS161 计数器来控制信号的移动方向，实现左移，右移及亮灭的功能。总体电路原理图如下 ：五、单元电路的设计：花型演示电路花型控制节拍控制电路花型控制节拍控制电路第 4 页1、时钟信号一片 555 加上电容及电阻实现电容：4.7f 0.01f电阻：150 k 4.7 k输出高电平时间 T=(R1+R2)Cln2输出低电平时间 T=R2Cln2振荡周
4、期 T=(R1+2R2)Cln2输出方波的占空比 为根据本次设计使用的 R1，R2 （R1=150k，R2=4.7k）值，计算出振荡周期 0.5s2 花型控制信号电路由一片 74LS161（两种花型每种显示一遍）计数器。74LS161 芯片用的是同步置数，并清零。74LS161 可预置四位二进制计数器(并清除异步)。第 5 页时钟CP和四个数据输入端A,B,C,D。清零CR，使能EP,ET，置数LD，数据输出端Q0-Q3，以及进位输出Rco = 1. (当Q0 Q1 Q2 Q3 = 1111-0000时)。当清零端 CR=“0”，计数器输出 Q3、Q2、Q1、Q0 立即为全“0”，这个时候为异
5、步复位功能。当 CR=“1”且 LD=“0”时，在 CP 信号上升沿作用后，74LS161 输出端 Q3、Q2、Q1、Q0 的状态分别与并行数据输入端D3，D2，D1，D0 的状态一样，为同步置数功能。而只有当 CR=LD=EP=ET=“1”、CP 脉冲上升沿作用后，计数器加 1。74LS161 还有一个进位输出端 CO，其逻辑关系是 CO=1，当 Q0 Q1 Q2 Q3 = 1111-0000 时。合理应用计数器的清零功能和置数功能，一片 74LS161 可以组成 16 进制以下的任意进制分频器。第 6 页3 花型演示电路(1) 由 74LS194 双向移位寄存器完成（可左移右移完成花型变化
6、） 。当清除端（CLEAR）为低电平时，输出端（QA QD） 为低电平。当工作方式控制端（S0、S1 ）为高电平时，在时钟 （CLOCK）上升沿作用下，并行数据（AD）被送入 相应的输出端 QAQD。此时串行数据（DSR、DSL）被禁 止。当 S0 为高电平、 S1 为低电平时,在 CLOCK 上升沿作用下进行右移操作，数据由 DSR 送入。 当 S0 为低电平、 S1 为高电平时，在 CLOCK 上升沿作 用下进行操作，数据由 DSR 送入。 当 S0 和 S1 为低电平时，CLOCK 被禁止。第 7 页花型设计为第 8 页六、总体原理图、pcb 图及实物图第 9 页第 10 页七、组装过程
7、中的问题第 11 页在这次实验中其实最麻烦的就是 pcb 绘制过程，电路图还好画些，放置元器件需要十足的耐心加细心，每个元件都有自己的封装，需要找到对应的库文件。布线要求美观大方，尽量没有交叉线，元器件要分步均匀，不要挤在一起，这样不利于线的走位。我在这次布线中，一开始没有注意元件的方向的转换，最后不能布线时发现还有很多交叉线（飞线） ，我及时做了相应调整。整个电路板制作过程中有些环节可能做得不够好，如：腐蚀过程墨掉后未及时补墨，打孔过程中可能是转头的缘故，部分焊盘直接被转掉了。这次焊接时做得不够好，焊锡用的太多，直接影响了电路板的美观。还出现了短路，还好调试过程中及时纠正，最后终于做出我们想
8、要的结果。八、心得体会和分析总结历经这学期的八个星期，我和同伴终于将彩灯控制器课程设计完成。经过这次实验，终于感觉到了理论与实际的差别还是很大的，最重要的是这个过程非常的考验人，不仅仅是考察你的理论知识，动手能力，以及检查问题并解决问题的能力，更是在考验一个人的耐心，细心。在连接电路的过程中，丝毫不得马虎，必须清楚的了解每个芯片的引脚图以及功能。说实话，做这次实验确实有点累，然而，当我开始清理自己的设计成果时，慢慢回味这几周的辛苦历程，一种少有的成功喜悦即刻使消除了倦意。在这次实验中，我们也遇到了许多问题，还要多多感谢老师和各位帮助过我们的同学，因为你们，我们才如此顺利地完成了本次实在本文的写作过程中得到了李彬老师的精心指导，在此表示衷心的感谢。通过本次实验，我不仅巩固了课堂上学习的理论知识，掌握了常用集成电路芯片的使用，更加增强了我第 12 页的动手能力，总之，这门课程使我成熟了许多，学习了许多。九、参考文献1 阎石主编.数字电子技术基础.高等教育出版社。2 唐诗百主编.模拟电子技术基础.高等教育出版社。3 邱关源主编.电路.高等教育出版社。
