彩灯控制器课程设计

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1、《电子技术》课程设计报告报告题目：作者所在系部：作者所在专业：作者所在班级：作者姓名：作者学号：指导教师姓名：完成时间：7内容摘要随着人们生活环境的不断改善和美化，在许多场合可以看到彩色霓虹灯。LED彩灯由于其丰富的灯光色彩，低廉的造价以及控制简单等特点而得到了广泛的应用，用彩灯来装饰街道和城市建筑物已经成为一种时尚。本课题要设计的是彩灯控制器，用16只LED组成彩灯图案，图案的状态变换有三种，三种状态能实现自动切换，并有快慢两种速度。该彩灯控制器能使LED产生较丰富的变化，可作为活动装饰之用。关键字：彩灯控制LED灯7目

2、录一、概述……………………………………………………………………………1二、方案设计………………………………………………………………………1三、单元电路设计与分析…………………………………………………………11．彩灯图案及状态变换产生电路的设计…………………………………12．初态产生电路的设计……………………………………………………23．初态置入控制电路的设计………………………………………………34．环扭计数控制电路及速度变换产生电路的设计………………………35．时钟信号产生电路的设计………………………………………………46

3、．驱动电路的设计…………………………………………………………57．清零电路的设计…………………………………………………………5四、总原理图及元器件清单………………………………………………………6五、结论……………………………………………………………………………7六、心得体会………………………………………………………………………8七、参考文献………………………………………………………………………87一、概述彩灯图案变换一般有旋转、移位和闪动3种形式。每种图案的状态变换以环形和扭环形计数器的计数循环状态来实现，环形和扭环形计数

4、器由移位寄存器经适当的反馈连线构成。通过改变移位脉冲的时钟频率即可改变每种图案状态变换的速度。再用规则的顺序脉冲控制图案状态的保持时间，就能实现不同图案的自动切换。二、方案设计彩灯控制器组成方框图如图1所示。通过该方框图设计相应的电路。图1彩灯控制器组成方框图三、单元电路设计与分析1．彩灯图案及状态变换产生电路的设计一行四个LED，图案变换拟采用以下3种形式：左右摆动01011010暗点移动11100111101111017逐次亮灭00001000110011100001001101111111其中“左右摆动”和“暗点移动

5、”2种图案的各种状态可由移位寄存器循环右移及环形计数器来获得，而“逐次亮灭”的各种状态可通过移位寄存器最高位取反后循环右移及扭环形计数器得到。因此，状态变换产生电路可由移位寄存器通过适当的反馈电路构成的环形和扭环形计数器来实现。2．初态产生电路的设计为得到最简电路，仔细观察各状态，得到以下设计方案：首先设计一个三进制计数器，其计数循环为110111101111然后将三种状态经过适当的组合逻辑变换就可以获得3种图案的初态及其循环0101111011111101、1110、1111是十六进制计数器的最后3个状态，因此四位二进制

6、计数器74LS161和适当的门电路构成有效状态为这三个状态的三进制计数器。为保证计数器从1101开始计数，该计数器应有手动置数的功能。电路如图2所示。图2初态产生电路7为得到3种图案的初态0101、1110和1111，可把74LS161的输出端和74LS195的输入端中变化状态相同的引脚相连。对照上面的两个循环可知，可把74LS161的Q0、Q1、Q2分别与74LS195的D3、D2和D0、D1相连。3．初态置入控制电路的设计在彩灯控制器中，要实现图案的自动切换，须按一定的时间间隔把初态产生电路的输出即3种图案的初态送至状

7、态变换产生电路，这就需要一个与初态同步产生的置数脉冲（即与CP0同步），将其送至状态变换产生电路的置数端。该脉冲的脉宽应比CP0脉宽窄，以确保LED正常闪动。该脉冲可由单稳态电路实现，这里采用集成单稳态触发器74LS123构成。电路如图3所示。图3单稳态触发电路图中电阻和电容的参数应根据输出端负脉冲的宽度tw=0.7RC确定。脉冲脉宽应适中，使初态不至于停留时间过长，以免影响闪动效果，又要有足够的移位脉冲使初态置入。本设计最短周期拟为0.125s,应有tw=0.7RC<=0.125,RC<=0.17s。令R3=15k,C2

8、=10u,则R3C2=0.15s。4．环扭计数控制电路及速度变换产生电路的设计对于环扭计数控制电路，因构成环形计数器或扭环形计数器须分别将JK'与Q或Q'连接，故可通过数据选择器实现。对于速度变换产生电路，74LS153时钟输入端CP须选择不同频率的时钟脉冲，因此也可通过数据选择器实现。综上，可选用双四