彩灯控制器_数电课设报告 吴晓波

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1、目录一、概述……………………………………………………………………二、方案设计与论证…………………………………………………………………1．环形…………………………………………………………………….……2．扭环形…………………………………………………………………………三、单元电路设计与分析……………………………………………………………1．脉冲产生电路的设计………………………………………………….……2．分频电路的设计………………………………………………………………3．状态变换产生电路的设计……………………………………………………4．初状态置入控制电路的设计………………………………

2、…………………5．清零电路的设计………………………………………………………………6．环扭计数控制电路和速度变换电路的设计…………………………………7．状态变换产生电路的设计……………………..……………………………8．驱动与显示电路的设计………………………………………………………四、总原理图及元器件清单…………………………………………………………1．总原理图………………………………………………….…….…….………2．元器件清单……………………………………………….….………………五、结论………………………………………………………………………………六、心得体会……………………

3、……………………………………………………七、参考文献…………………………………………………………………………13一、概述通过555产生8Hz的脉冲。再用74LS161对其进行分频，从而产生4Hz和0.5Hz脉冲。以0.5Hz脉冲为主时钟，控制三种花型之间的切换。4Hz和8Hz为控制每种花型的灯的闪动速度。把74LS161改成只从“1101”计数到“1111”计数器，用来产生花型初状态。74LS123在主时钟控制下产生短暂负脉冲，用来将产生的初状态置入状态变换产生电路。在以主时钟为控制时钟的两位三进制计数器的输出数值控制下，四选一选择器选出频率和移位方式（环形或扭环形），74L

4、S195输出端输出对应花型电位，经驱动电路后反应在LED上。二、方案设计与论证彩灯控制器是通过控制一定数量的灯，使其有规律亮暗而产生视觉美感的装置。它通常是用移位法产生规律图案的。这次课设中应用了环形和扭环形两种计数循环方式。1．环形环形即各位向同一方向移位后，被空出的一端的形式要与被挤占的一端被挤占前的状态一致。如：第一种图案变换：彩灯左右摆动０１０１→１０１０第二种图案变换：暗带移动０１１１→１０１１↑　　　　↓１１１０←１１０１通过74LS195的移位方式完成，当其处于移位状态时，低三位移向高三位，最低位与J、K端保持一致。当把最高位直接接在J、K端时即为环形移动。通过

5、各部件配合，整体配合，出现自动切换的图像，如图1所示。132．扭环形环形即各位向同一方向移位后，被空出的一端的形式要与被挤占的一端被挤占前的状态相反。如：第三种图案变换：彩带一条一条亮，然后再一条一条熄灭００００→１０００→１１００→１１１０↑　　　　　　　　　　　　　　↓０００１←００１１←０１１１←１１１１通过74LS195的移位方式完成，当其处于移位状态时，低三位移向高三位，最低位与J、K’端保持一致。当把最高位的反直接接在J、K’端时即为环形移动。通过脉冲产生电路、分频电路、初状态产生电路、驱动与显示电路等各部件配合，整体配合，出现自动切换的图像，如图1所示。图1彩灯

6、控制器的原理框图13三、单元电路设计与分析1．脉冲产生电路的设计脉冲产生电路（如图2所示）是用555定时器为主组成的多谐震荡器，由公式f=1.43/(R1+R2)/C算出可以使f=8Hz的各元件参数。555定时器只要外接很少的阻容元件就可以很方便的构成单稳态触发器、多稳态触发器和施密特触发器等都肿应用电路。555定时器产生的脉冲并不精确，但是彩灯对其精确度并无太多要求，所以可以用此方案。图2脉冲产生电路2．分频电路的设计分频电路是用74LS161来计数分频。以由脉冲产生电路产生的的8Hz脉冲为时钟，则从Q0和RCO输出的脉冲分别为4Hz和0.5Hz。特别需要注意的是所需要的主

7、时钟，即分频出现的0.5Hz的脉冲需要用与非门求反。经试验发现，如不反向置零时间会明显增长，并且第一个花型（左右摆动）的出状态会无法置入，保持一段时间的全暗后会直接进入第二种花型。13经过反复实验和结果分析，我证实了，这是由于产生的主时钟波形并非一个高低电位保持时间相等的均匀矩形波，因为它是74LS161输出的进位端产生的，进位只是极短暂的时间状态。我们的大多数部件需要在上升沿和高电位工作，如果不求反，则主时钟大多时间在低电位工作，上升沿和高电位极短暂，手动清零时则会轻易的使有些部件错过工作机会，造成不