数字电子技术课程设计-多功能彩灯

数字电子技术课程设计,多功能彩灯。

1 综述

本次数字电路课程设计内容是多功能彩灯控制器设计。随着电子技术的快速发展尤其是数字技术的突飞猛进，多功能彩灯凭着简易，高效，稳定等特点得到普遍的应用。在各种娱乐场所、店铺门面装饰、家居装潢、城市墙壁更是随处可见，与此同时，还有一些城市采用不同的彩灯打造属于自己的城市文明，塑造自己的城市魅力。目前，多功能彩灯的种类有很多种，所以多功能彩灯控制器的设计具有相当的代表性。

多功能彩灯控制器设计就是设计一个循环可预置序列发生器，并用于控制彩灯的循环显示，不同的预置产生不同的视觉效果。

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2 总体方案的设计与分析

1．总体方案的设计

经过分析问题及初步的整体思考，拟定以下二种方案：

方案一：总体电路共分三大块。第一块实现花型的演示；第二块实现花型的控制及节拍控制；第三块实现时钟信号的产生。 主体框图如下：

图2-1

方案二：在方案一的基础上将整体电路分为四块。第一块实现花型的演示；第二块实现花型的控制；第三块实现节拍控制；第四块实现时钟信号的产生。并在部分电路的设计上与方案一采用了完全不同的方法，如花型的控制。 主体框图如下：

图2-2

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2．总体方案的选择

方案一与方案二最大的不同就在，前者将花型控制与节拍控制两种功能融合在一起，是考虑到只要计数器就可以实现其全部功能的原因，且原理相对简单。如此设计，其优点在于：设计思想比较简单。元件种类使用少，且都较熟悉易于组装电路。缺点则是：中间单元电路连线过于繁多，容易出错。且可能出现线与线关系。要避免这些，则势必造成门电路使用过多。导致电路不稳定，抗干扰能力下降。

而方案二则将节拍控制电路与时钟信号电路两种功能融合在一块，利用两个不同频率的时钟信号交替提供脉冲输出，即可产生两种不同的节拍。其优点在于只要用两个555构成的多谐振荡器和一个D触发器就能够产生两种时钟信号交替输出。就这一块而言电路连线相对简单，又浅显易懂，所以我选择了方案二。

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多功能彩灯控制器设计

33.1

单元电路的设计花型以及花型演示电路

3.1.1 三种花型总共八个灯，‘1’代表灯亮，‘0’代表灯暗。表 3-1 花型 a L1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 L2 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 L3 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 L4 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 L5

0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 L6 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 L7 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 0 0 0 L8 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0

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辽宁工程技术大学电子技术课程设计 表 3-2 花型 b

L1 0 0 0 0 1 0 0 0

L2 0 0 0 1 1 1 0 0

L3 0 0 1 1 1 1 1 0

L4 0 1 1 1 1 1 1 1

L5 0 1 1 1 1 1 1 1

L6 0 0 1 1 1 1 1 0

L7 0 0 0 1 1 1 0 0

L8 0 0 0 0 1 0 0 0

表 3-3 花型 c

L1 0 1 1 1 1 1 1 1

L2 0 0 1 1 1 1 1 0

L3 0 0 0 1 1 1 0 0

L4 0 0 0 0 1 0 0 0

L5 0 0 0 0 1 0 0 0

L6 0 0 0 1 1 1 0 0

L7 0 0 1 1 1 1 1 0

L8 0 1 1 1 1 1 1 1

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3.1.2 花型演示电路

由二片移位寄存器194级联实现。其八个输出信号端连接八个发光二极管，用其输出信号控制发光二级管的亮灭实现花型演示。

电路图如下：

L1 L2 L3 L4 L5 L6 L7 L8

根据不同花型的转换得出SR、S1、S0、SL的真值表如下所示（高位片如表 3-4所示，低位片如表 3-5 所示）：

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辽宁工程技术大学电子技术课程设计 表 3-4

SR 00000 至 01100 01101 至 01111 10000 至 10100 10101 至 10111 11000 至 11100 11101 至 11111 × 1 × × 0 1 ×

S1 0 0 1 1 0 0 1

S2 0 1 0 0 1 1 0

SL × × 0 1 × × 0

表 3-5

SR 00000 至 00100 00101 至 01000 01001 至 01111 10000 至 10100 10101 至 10111 11000 至 11100 11101 至 11111 0 1 × 1 × × 0

S1 0 0 1 0 1 1 0

S2 1 1 0 1 0 0 1

SL × × 0 × 0 1 ×

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3.2 花型控制信号电路

由二片161级联的模32（三种花型节拍总数）计数器（计数器用异步清零法设计）加D触发器实现。将其几个输出信号加上适当门电路产生三种花型所需的输入信号。

电路图如下所示：

3.3 交替节拍控制电路

由两片74LS161和一片74LS74D级联实现。将两片74LS161的输出信号连到D触发器的脉冲输入端口，然后与两个555构成的多谐振荡器通过若干门电路实现两片555产生的时钟信号交替提供脉冲，整体上实现脉冲频率的变换，即交替产生快慢节拍。

电路图如下:

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3.4 时钟信号电路

由两片55加上适当电容及电阻实现。 片一：

电容取：0.01μf 0.01μf 电阻取：50 kΩ 50 kΩ

时钟信号频率为： f1=1/T1=1/ln2(R1+2R2)C1=952HZ 片二：

电容取：0.001μf 0.01μf 电阻取：50 kΩ 50 kΩ

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时钟信号频率为： f2=1/T2=1/ln2(R1+2R2)C2=9520HZ

电路如下图所示：

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4 总体电路图

总体电路图如下图所示：

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5 使用元件

设计所需的元件：

74LS161（四位二进制同步计数器） ----------------------- 2个 74LS194（移位寄存器） -----------------------------------2个 74LS74D（D 触发器） --------------------------------- 2个 74LS08D（双输入与门） ---------------------------------7个 74LS32D（双输入或门） ---------------------------------6个 74LS04D （非门） ---------------------------------------9个 74LS11D（三输入与门） -----------------------------------2个 74LS22D（四输入与非门） ---------------------------------1个 74LS10D（三输入与非门） --------------------------------1个 74LS30D（八输入与非门） ---------------------------------2个 发光二极管 ---------------------------------------------8个 电容：0.001μf ---------------------------------------1个

0.01μf -----------------------------------------3个

电阻：50kΩ ------------------------------------------4个 200kΩ -------------------------------------------8个 实验板一个 万用表一个 导线若干

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