多路彩灯Word文件下载.docx
- 文档编号:17324569
- 上传时间:2022-12-01
- 格式:DOCX
- 页数:12
- 大小:126.69KB
多路彩灯Word文件下载.docx
《多路彩灯Word文件下载.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《多路彩灯Word文件下载.docx(12页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
拿到题目,通过分析问题和初步的整体思考,设计出如下方案:
彩灯控制器是以高低电平来控制彩灯的亮与灭。
如果以某种节拍按一定规律改变彩灯的输入电平值,控制彩灯的亮与灭,即可按预定规律显示一定的花型。
因此彩灯控制电路需要一个能够按一定规律输出不同高低电平编码信号的编码发生器,同时还需要编码发生器所要求的时序信号和控制信号。
定时电路产生一个连续的脉冲信号,用来提供给计数器和花型输出电路,其中定时器由简单的555振荡器来实现,而用两片161芯片级联来设计一个模64的计数器,其中低位片为模16,高位片为模4。
用两片194芯片来设计花型输出电路,再用一片151八选一数据选择器进行控制花型输出电路的左移和右移。
综上所述,彩灯控制器应由定时电路,控制电路,编码发生器组成。
本课题要求设计一种能控制8路彩灯,并以两种节拍变换显示四种花型的彩灯控制系统。
由于彩灯路数较少,花型要求不多,故采用移位寄存器型彩灯控制电路。
整体功能的实现需要以下三个模块来实现:
花型的演示及控制模块,节拍控制模块,时钟信号的产生。
其中节拍控制模块为选做功能,我并没有设计。
只是设计了花型的演示及控制模块加时钟信号的产生。
时钟信号的产生由一个555多频振荡器来实现,花型的演示由两个73ls194(双向移位寄存器)来实现,花型的控制功能由两个74ls161(四位二进制同步计数器)。
我设计的是四种八节拍的花型演示,因而并没有实现两个74ls194的级联,因为没有16节拍的花型,两个194间并不需要级联。
所以经过考虑,列出实验所需的实验器件:
器件清单如下:
器件
个数
555定时器
1
电阻200欧
2
74LS194
74LS00
74LS161
74LS04
电阻150k
电阻4.7k
电容4.7微法
电容0.01微法
四、单元电路设计
1、时钟信号的产生
A,CP脉冲产生电路(74产生CP的二分频):
由555定时器产生CP脉冲,周期为1秒。
B,节拍控制电路
由一个D触发器和一片151共同来实现2分频,得到另一个周期为2秒的CP脉冲。
并经过与门和或门来实现选频,使得彩灯亮的时间隔为2秒,熄灭时为1秒。
2、花型控制电路的实现
花型控制电路可利用74LS194移存器作为彩灯演示电路用两个74ls161来作为花型控制点,这是本设计的难点跟关键,控制电路为移存器工作方式控制电路。
工作方式控制电路产生移存器所需的各种控制信号。
由于控制信号的选择与花型变换有关,本次设计花型变换如下:
花型
(一):
四个灯为一组,两组均向中间亮起,在从两边向中间灭掉。
花型
(二):
四个灯为一组,两组均从右向左亮起,在从右向左灭掉。
花型(三)四个灯为一组,两组均从左向右亮起,在从左向右灭掉。
花型(四):
四个灯为一组,两组均从中间向两边亮起,在从中间向两边灭掉。
移存器输出状态编码表
序号
花型
(一)
花型
(二)
花型(三)
花型(四)
10000001
00010001
10001000
00011000
11000011
00110011
11001100
00111100
3
11100111
01110111
11101110
01111110
4
11111111
5
6
7
8
00000000
其真值表如下:
第一片194
第二片194
S0
S1
花型
(1)
花型
(2)
花型(3)
花型(4)
用2个74LS161控制花型,其中一个为模6计数器,将它的输出端接相应的门电路后接74LS194的左移或右移控制端口,161每两个状态控制一种花型,四种花型自动切换;
另一个为模9计数器,它的输出最低位接模6计数器的CP端口,即每9个脉冲后触发模6计数器,可改变花型。
用两个161来作为记数模块,其中一个为模16计数器作为低位,将它的输出端接相应的门电路后接74LS194的左移或右移控制端口,161每两个状态控制一种花型,三种花型自动切换。
另一个为模4计数器,它的输出最低位接模16计数器的CP端口,即每4个脉冲后触发模16计数器,当低位片计数满进位时,产生脉冲使高位161开始计数,完成这一功能只需将低位161的进位端接在高位的使能端,便能将两块片子级联起来.当高位片子的Q1位位1时,将其反向接在两片片子的置数端,
计数模块电路
移位寄存器控制彩灯电路;
五:
总体电路图
六:
关键电路波形图
1、555cp脉冲波形图:
2、计数器输出波形
Q0输出波形
Q1输出波形
Q2输出波形
Q3输出波形
Q4输出波形
七、调试过程中的问题
在电路组装过程中,遇到的最大问题是,起初考虑不周全,芯片分布不够合理,出现了许多“特长线”。
不但影响布线速度,而且也会给后来的调试带来不必要的麻烦。
当时已经布线不少,不可能重新开始,再三权衡,最后只移动了一个芯片,问题就得到了很大改善。
其次就是布线,因为要求不准交叉,且横平竖直,所以在保证连通的情况下,在布线上也下了不少工夫。
设计之初我的方案被老师否定,原因是我的每种花型演示两遍才能进入下一种花型,后来在我改进之后,主要改变了两个161的级联方法,实现了每个花型的模八计数,每种花型仅演示一遍。
实验结束后我才恍然大悟,如果我对两片161级联的高位片不进行清零,则低位片的低两位将在00,01,10,11四种状态循环,相应的受该两位控制的移位的194将演示四种花型,多出一种两组灯分别从右亮到左,再灭到左,而且可以避免由于清零而产生的一个多于的Cp.
调试过程中,第一轮用万用表欧姆档测试,就遇了实验板上有插孔不通的情况,导致芯片不能正常工作。
相对于别的办法,我选择了导线显式连通,因为其更明晰,更易实现。
对于高阻导线则只能换掉。
第二轮接电后,用万用表的电压档测试单元电路的状态。
如:
时钟信号电路的信号是否正常产生,控制信号电路中的计数器能否正常计数,……最后在整体上测试一遍。
另外对于电路本身存在一个安全稳定性问题,所以在面包板上接线时,尽量用一根导线将输出和输入接通,因为导线中间每断一次都是电路的一个安全隐患。
当觉得电路设计方案没有问题时就可以在面包板上接线了,这期间不能马虎,一个管脚线接错都可能导致结果出不来。
另外,我们还最好是接好一个模块后通电检测,有问题就检查修改电路,直到这一模块正常再对下一个模块接线。
布线完成后,很可能不会一次性成功,接下来就该调试电路,这是一个很重要的环节。
结果错误的可能原因有很多,可能是设计本身或是接线问题或接触问题,也可能是所用器件问题。
这个时候我们应该耐心的运用电路检测的知识,一个模块一个模块地检查,逐步排除所有的错误。
检查完之后我总结在连电路时不能只求速度,而应该连接一块,检查一部分功能,在没有错误的情况下继续往下进行。
在整个调试完成后,却遇到的新问题:
彩灯演示时有时正常有时混乱。
在排除其它可能的情况下,我仔细检查各端子的连接情况,发现清“0”端在清“0”后悬空了。
将其插到电源正极后,发现问题解决了。
八、分析总结
课程设计刚开始,拿着选定的题目不知如何入手。
毕竟课程设计不同于实验课,电路图都要自己设计。
静下心来,仔细分析题目,再加上指导老师的说明与提示,心中才有了谱。
将整个系统根据不同的功能化分成模块,再分别进行设计,逐个攻破,最后再将其整合即可。
这次试验是我明白了一个我以前一直轻视的问题,那就是:
“纸上得来终觉浅,绝知此事要躬行”,实践中能学到书本上很多学不到的东西。
真正自己动手做了,才能体会这样深刻;
真正把东西做出来了,心里才有无比的喜悦!
电脑模拟与虚拟现实是非常重要的。
模拟能让失败的代价小得多,这点在其它方面也适用!
在设计过程中,既有用过的芯片,又有没用过的,只能自己查表,分析功能。
即学即用。
“片子不过几个,几个片子之变不可胜穷也”,把电路稍微变一变就又是一种全新的花型,这便是数电吸引人的地方之一吧。
最后调试阶段,哪怕一个小小的错误也会使结果出不来。
只好一条线一条线地查,一个孔一个孔地测。
结果终于出来了,又发现有的地方还应改进。
“集成”是一个很好的词。
我有了芯片后不用考虑它的电路机理、化学机理或物理机理照样能设计电路。
我只用知道一个芯片对外的接口。
这与面向对象程序设计中的“类的封装性”在思想上相通。
这样,不同的人可以设计不同的模块,最后用接口把它们组装起来即可,这样就同时用上了许多人的智慧,就可以完成一个人完不成的东西。
通过这次课程设计,使我受益颇多。
既巩固了课堂上学到的理论知识,又掌握了常用集成电路芯片的使用。
在此基础上学习了数字系统设计的基本思想和方法,学会了科学地分析实际问题,通过查资料、分析资料及请教老师和同学等多种途径,独立解决问题。
同时,也培养了我认真严谨的工作作风
我这次设计的应该属于专用电路,教我们微机原理的老师说过“高级语言做不了的我可以用汇编语言,汇编语言还做不了的我可以用硬件去做!
”这个彩灯控制器便是“用硬件去做”的。
但这样毕竟太麻烦了,我想应该有通用电路让我们用编程的方法实现更复杂更灵活的花型。
还有一个问题就是我发现只要较长时间断电,存储电路在加电时的初态总是0,这点我在做数电实验时已经观察到了。
我问过不少做彩灯的同学,他们都没有考虑自启动问题,但演示时都没有因此而出问题。
老师说存储电路加电时初态不确定。
不知是为什么。
九、参考文献
1.《数字电路与逻辑设计》————王毓玲
主编教科书
2.《数字电路实验指导书》————张亚婷王利等
西安邮电学院电子与信息工程系
3、《电子技术实验与课程设计》————毕满清编
机械工业出版出版社
4、《电工学实验指导书》——————谢冠虹等
中央广播电视大学出版社
5.《数字电路实验及课程设计指导书》———郁汉琪
中国电力出版社
6.《电工电子通用元器件检测技巧作》——
杜虎林
中国电力出版社
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 彩灯
![提示](https://static.bdocx.com/images/bang_tan.gif)