各类灯控制器设计报告三篇Word下载.docx
- 文档编号:22634122
- 上传时间:2023-02-05
- 格式:DOCX
- 页数:37
- 大小:360.89KB
各类灯控制器设计报告三篇Word下载.docx
《各类灯控制器设计报告三篇Word下载.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《各类灯控制器设计报告三篇Word下载.docx(37页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
时,占空比近似为50%。
故综合考虑,
电容取:
4.7μf0.01μf
电阻取:
=150kΩ
4.7kΩ
电路图如下:
(2)节拍控制电路
由于
(1)中已实现0.5s节拍,故使用74LS74(双上升沿触发器)将其二分频产生1.0s节拍。
再通过控制74LS151(八选一数据选择器)的A为0或1选择Y端输出的脉冲的频率来控制这两种接拍的交替输出。
因此该模块由一片74LS151和一片74LS74级联实现。
整体上实现脉冲频率的变换,即交替产生快慢节拍。
令74LS74的Vcc,CLR,PR都接高电平,将^Q的输出接到D端,Q端的输出接到74LS151的D1端。
令74LS151的D0,D2,D3,D4,D5,D6,D7,B,C,^G,GND接低电平,Vcc接高电平,D0接0.5s节拍信号即555的输出Vo,A端接由花型控制电路的CF输出(这一端子的输入需结合后续模块决定)。
由此实现了0.5s和1.0s快慢两种节拍的控制。
2)花型部分
首先设计花型如下:
花型1:
整体分为两部分从第1路和第5从左至右渐亮,全亮后,再分两半从左至右渐灭。
循环两次;
花型2:
从中间两路开始,同时向两边依次渐亮,全亮后再由中间到两边依次渐灭。
花型3:
从左至右顺次渐亮。
全亮后逆序渐灭。
循环两次。
花型的实现由2片74LS194来实现,状态转移图如下(设两片74LS194的输出依次为Q1~Q8):
(1)花型显示电路
每个花型完整显示一遍,所以三种花型完全显示一遍需要的总结拍数为32,即1~8显示第一个花型,8~16显示第二个花型,17~32显示第三个花型。
要用194实现三个花型的连续显示必须对两片194的S1、S0和SL、SR一句节拍的变化进行相应的改变。
现将两片194分为低位片1和高位片2,再将其输出端从低位到高位记为Q1~Q8。
列出各花型和其对应的194的S1、S0、SL、SR的输入信号及节拍控制信号列表如下:
(用^Qi表示Qi的取非)
低位片
高位片
节拍控制信号
花型
SL
SR
S1
S0
CH~CA
1
X
^Q4
Q8
00000000
2
^Q1
^Q8
00001000
3
Q4
00010000
Q5
00010100
经过分析可以得到控制194高低位片的左移右移变化的控制量。
用CA~CH表示161从低位到高位的个输出端。
控制结果表达式如下:
194低位片
194高位片
SL=^Q1·
^CE+Q5·
CE
SL=^Q1
SR=^Q4·
^CE+^Q8·
SR=^Q8·
^CE+Q4·
S1=^CD
S1=CD·
(2)花型控制电路
将二片161级联成为模64(三种花型在两种节拍下各显示一遍)的计数器。
161的级联用的是同步,并用^CG清零。
由于花型控制模块和显示模块之间的连线较为复杂,故在一个图中显示,如下:
CP
五、总体电路图
六、电路组装完成后,实际测量的各个单元电路的输入、输出信号波形
1.基本CP脉冲产生电路波形图与分频电路波形图
2.测试波形:
(列依次为CP脉冲,低位片194A,B,C,D,高位片194A,B,C,D)
花型一:
花型二:
花型三:
七、电路组装、调试过程中发生的问题及解决的方法。
实验的每一天都有所收获,都有所进步。
我花了很久的时间来设计电路:
首先再次熟悉相关器件的功能、用法,又参照了一些书籍、材料,然后一步步地走,一点点地完善,最终完成属于自己的第一阶段成果。
在连线时,因为对原理及连线都很熟悉,所以连线阶段并没有花费过多的时间。
但是加电后LED二极管亮的没有一点规律,检查原理图没什么问题,我只能一条导线一条导线地标记,一个端子一个端子地排查,最后发现是两个与非门间的连线弄错了。
其实在电路组装过程中,遇到的最大问题是,芯片分布不够合理,无法很好的布线。
于是在分析了我的设计后计算了要用芯片的个数和个芯片之间的关系,按照各个控制电路的走向较合理的插好了芯片。
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,我用心考虑,尽力做到我认为很合理的布线。
八、分析和总结。
这次课程设计对于我来说收获很大。
通过本次实验,我认识到了实践的重要,也提高了我的实际动手能力。
我们要学会把理论联系实际,而这次课程设计就是一个很好的机会,不仅能提高我们的理论知识,而且也培养了我们的实际动手能力。
尽管在中间遇到很多问题,我的设计最后在老师的检查下发现了自己存在的问题,是因为自己想的太简单,没有认真思考。
但是经过老师的指导和同学的帮助,使得这次实验能顺利完成,而且在讨论中我们也学到了很多知识,而且也对也前的知识做了一个很好的回顾。
在这次实验中,我体会到在进行一个综合性的硬件设计时,要全面考虑问题,比如想用其他信号来控制一个信号,就要考虑到和这个信号直接或间接关系的信号,必须是最重要相关的信号,然后用真值表来解决他们的关系,通过门电路来实现。
下来就是在实际动手连接电路时的问题,由于种种客观方面的原因,导致理想和现实相差太远,输入电路不可以悬空,悬空并不是高电平,芯片上有接电源和接地的悬空是高电平,但这个高电平并不是,有时候它不是怎么高,这样地话,就会对后面地时序电路产生影响
在通过这两个礼拜的设计实习,让我真正理解了书本上知识,也让我知道我们课本上的知识在实际中怎么应用,理论联系实践,相互关系。
通过此次设计,我对理论知识的学习有了很大的兴趣,现在我可以主动的去学习,我明白自己该学习那个方面,重点是什么。
我也掌握的了在理论中遇到问题,应该怎样去解决,在实际中遇到迷团应该怎样去检查调试。
篇二:
彩灯控制器报告
前言
电子技术课程设计是配合电子技术基础课程与实验教学的一个非常重要的教学环节。
它是电气信息类专业学生的重要基础实践课,也是工科专业的必修课,能巩固电子技术的理论知识,提高电子电路的设计水平,加强综合分析问题和解决问题的能力,进一步培养学生的实验技能和动手能力,启发学生的创新意识及创新思维。
完成本次课程设计,对进行毕业设计及毕业后从事电子技术方面的工作都有很大的帮助。
近年来,由于集成电路的迅速发展,使得数字逻辑电路的设计发生了根本性的变化。
在设计中更多的使用中规模集成电路,不仅可以减少电路组件的数目,使电路简捷,而且能提高电路的可靠性,降低成本。
因此用集成电路来实现更多更复杂的器件功能则成为必然。
一、现代生活中,彩灯越来越成为人们的装饰品,它不仅能美化环境,渲染气氛,还可用于娱乐场所和电子玩具中,现以该课题为例进行分析与设计可编程的彩灯控制的电路很多,构成方式和采用的集成片种类、数目更是五花八门,而且有专门的可编程循环彩灯控制电路。
绝大多数的彩灯控制电路都是用数字电路来实现的,例如,用中规模集成电路实现的彩灯控制器主要用计数器,译码器,分配器和移位寄存器等集成。
本次设计的可编程彩灯控制电路就是用寄存器、计数器和译码器等来实现,其特点是用发光二极管显示,实现可预置编程循环功能。
课题设计任务及要求
课题名称:
可编程彩灯控制器
设计任务及要求:
通过对硬件编程,将图形、文字、动画存储在E2PROM中,通过计数器控制图形、文字、动画的地址,在利用显示矩阵显示出来。
系统所显示的内容可反复循环,直至手动清零,便可回到初始地址。
1、设计脉冲产生电路、图形控制电路和存储电路;
2、用发光二极管点阵(8×
8)作为显示电路,显示内容的动面感要强。
3、图形能连续循环,图形大于64幅,图形显示间隔在20ms~2s范围内连续可调;
4、能手动清零功能,有自动选画功能;
5、完成电路全部设计后,通过实验箱验证设计课题的正确性。
二、设计目的
本课程设计主要是为了实现可编程彩灯控制的功能,且通过本次电子课程设计,了解电子产品设计的一般过程,掌握电子线路设计的基础方法和一般过程,能灵活运用已学过或者类似的集成块构成电路实现上述功能,还能灵活掌握555电路的应用方法。
能用仿真软件对电子线路进行仿真设计,还能用Portel等软件绘制PCB图,掌握了电子电路调试的方法,且能独立解决设计与调试过程中出现的一般问题,并进一步掌握EEPROM的编程方法和应用。
三、优选设计方案
方案A:
根据设计要求,本系统由控制电路,编码发生电路和输出驱动电路等组成。
其彩灯控制器的总体设计思想如下:
1.编码发生器
编码发生器根据花形要求,按节拍送出64位状态编码信号,以控制彩灯按规律亮或灭。
因为彩灯路数少,花形要求不多,可选用移位寄存器输出64路数字信号,控制彩灯发光。
编码发生器采用16片4位通用移位寄存器74LS194来实现。
74LS194具有异步清除和同步预置、左移、右移和保持等多种功能,控制方便灵活。
64路彩灯采用两片74LS194组成64位移位寄存器,花形设计比较灵活。
移位寄存器的64个输出信号通过驱动电路控制电路来控制彩灯,编码器中数据输入端和控制端的接法由花形决定。
根据选择的花形,可列出移位寄存器(编码发生器)输出状态。
2.控制电路
控制电路为编码器提供所需的节拍脉冲和驱动信号,控制整个系统工作。
控制电路的功能有两个:
一是按需要产生节拍脉冲;
二是产生移位寄存器所需要的各种驱动信号。
控制电路设计通常按照下述步骤进行:
逐一分析单一花形运行,移位寄存器的工作方式和驱动要求,按照工作状态决定74LS194移位寄存器工作的状态顺序,同时是分析移位寄存器工作方式和驱动要求的依据。
方案B:
采用555定时器输出脉冲,高频通过计数器控制电路和译码电路,不断刷新显示矩阵的各列;
而低频产生脉冲,决定显示哪一幅画面。
由于需要产生64幅以上的图形,可以设计一个64进制的计数器,即可显示64幅图,此低频接在EEPROM的高位,而高频计数器控制电路的输出接在EEPROM的低三位。
即高位决定显示哪幅画,低位表示每幅图形的每列的显示。
显然,方案B比较合理而且能实现课程设计的要求,采用方案B来进行课程设计。
四、整体设计思想及原理框图
本系统可设计为四个模块:
1.脉冲发生电路
采用两个555定时器组成振荡器,一个产生高频和一个产生可调低频。
高频通过计数器控制电路和译码电路,不断刷新显示矩阵的各列;
2.图形控制电路
用74LS161芯片设计一个64进制的计数器,以显示64幅图,其中低片计数器构成16进制,高片计数器构成4进制,并且将低频通过计数控制电路接在EEPROM的高位,从而选择显示哪一幅画。
而高频通过计数器控制电路接在EEPROM的低三位,不断刷新显示矩阵的各列,用以控制图形的显示。
由于显示矩阵是由64个发光二极管组成,把译码器输出接在显示矩阵的阴级进行行控制,EEPROM接在显示矩阵的阳极进行列控制,只有同时导通时,二极管才亮。
译码电路是低电平有效,每次只有一个输出有效,所以需要快速进新刷新,故将高频通过计数器控制电路接在译码电路的输入端。
3.数码管显示电路
当前8X8显示矩阵显示的是哪一幅画,可以通过2个数码管显示出来。
其中第一个数码管显示该画面所在的组别,另一个显示该幅画为这个组别的第几幅画。
由于上面设计为16X4的64进制计数器控制显示画面。
故可以设计四种组合,每一个组合为16副画。
4.存储电路
显示什么样的图形就决定于EEPROM的编程,而最终显示在显示矩阵上。
此外,暂停功能:
控制低频计数器低位的EP和ET端实现。
手动选画功能:
当低频计数器的
端为高电平时,图形自动连续循环;
端为低电平时,计数器处于置数功能,可通过选画开关选择需要显示的图画,其中高片计数通过置数选择画面组别,低频计数器通过指数选择此组合内的某一幅画。
清零功能:
控制低频计数器的清零端
,当
=0时,计数器实现清零功能。
原理框图如下:
五、各模块设计与分析
根据设计要求,本系统由脉冲发生电路、控制电路、译码驱动电路、存储矩阵和显示电路等几部分构成可编程彩灯控制电路。
A.脉冲发生电路
1、555定时器的组成和功能
⑴.内部组成框图:
它主要由两个高精度电压比较器A1、A2,一个RS触发器,一个放电三极管和三个5KΩ电阻的分压器而构成。
(如下图所示)
⑵.引脚图及其功能
1脚:
外接电源负端VSS或接地,一般情况下接地。
3脚:
输出端Vo
2脚:
低触发端
6脚:
TH高触发端
4脚:
是直接清零端。
端接低电平,则时基电路不工作,此时不论
、TH处于何电平,时基电路输出为“0”,该端不用时应接高电平。
5脚:
Vco为控制电压端。
若此端外接电压,则可改变内部两个比较器的基准电压,当该端不用时,应将该端串入一只0.01μF电容接地,以防引入干扰。
7脚:
放电端。
该端与放电管集电极相连,用做定时器时电容的放电。
8脚:
外接电源Vcc,双极型时基电路VCC的范围是4.5~16V,CMOS型时基电路Vcc的范围为3~18V。
一般用5V。
⑶.功能介绍:
在1脚接地,5脚未外接电压,两个比较器A1、A2基准电压分别为2/3V,1/3V的情况下,555时基电路的功能表如下表所示。
清零端
高触发端TH
Qn+1
放电管T
功能
导通
直接清零
置0
截止
置1
Qn
不变
保持
⑷.555定时器构成的多谐振荡器工作原理
接通电源后,假定V0是高电平,则T截止,电容C充电。
充电回路是VCC—R1—R2—C—地,VC按指数规律上升,当VC上升到2/3VCC时(TH、
端电平大于2/3VCC),输出V0翻转为低电平。
V0是低电平,T导通,C放电,放电回路为C—R2—T—地,VC按指数规律下降,当VC下降到1/3VCC时(TH、
端电平小于1/3VCC),V0输出翻转为高电平,放电管T截止,电容再次充电,如此周而复始,产生振荡,经分析可得:
输出高电平时间
输出低电平时间
振荡周期
输出方波的占空比
2、本模块工作原理介绍
脉冲发生电路主要用来产生时间基准信号(脉冲信号)。
因为可编程循环彩灯对频率的要求不高,只要能产生高低电平就可以了,且脉冲信号的频率可调,所以采用555定时器组成的振荡器,其输出的脉冲作为下一级的时钟信号。
本系统采用两片555定时器分别构成高频脉冲发生器和低频脉冲发生器。
高频脉冲发生器是用555构成多谐振荡器。
由于人眼每秒可分辨出24幅图,而高频计数器采用8进制,作为刷新频率的脉冲,此高频刷新电路输出脉冲的频率应大于24*8=192Hz,这样便可以显示整幅的画面。
低频脉冲发生器用于提供计数电路的脉冲,它能决定画面显示的速率。
速率的调节可通过调节滑动电阻(0~1M)来实现。
高频脉冲发生低频脉冲发生器
R1=100KR1=750KR1’=0~1M
R2=100KR0=R2=1K
C1=C2=0.01UfC1=10UfC2=0.01Uf
f=476Hzf=0.18~0.33Hz
B.控制电路和译码电路
1.74LS138功能介绍
74LS138是一种常见的3线8线译码器,它的八个输出引脚,任何时刻要么全为高电平1,则芯片处于不工作状态;
要么只有一个为低电平0,其余7个输出引脚全为高电平1;
如果出现两个输出引脚同时为0的情况,说明该芯片已经损坏。
其功能表如下:
当附加控制门的输出为高电平(S=1)时,可由逻辑图写出
由上式可以看出,输出是这三个输入变量的全部最小项的译码输出,所以也把这种译码器叫做最小项译码器。
74LS138的管脚图如右:
2.74LS161功能介绍
74LS161是常用的四位二进制可预置的同步加法计数器,它可以灵活的运用在各种数字电路,以及单片机系统中实现分频器等很多重要的功能。
ET
⑴74LS161引脚图管脚图
74LS161
EP
CP:
时钟P0~P3:
四个数据输入端
:
EP,ET:
使能端
同步置数端Q0~Q3:
数据输出端
TC:
进位输出(TC=Q0·
Q1·
Q2·
Q3·
ET)
⑵74LS161功能表
74LS161真值表
从74LS161真值表功能表中可以知道,当清零端CR=“0”,计数器输出Q3、
=0时,Q3、Q2、Q1、Q0立即为全“0”,这个时候为异步复位功能;
=1且
=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P3,P2,P1,P0的状态一样,为同步置数功能。
而只有当
=
=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TC,其逻辑关系是TC=Q0·
ET。
应用计数器的清零功能和置数功能,可实现本系统中清零、选画的功能。
3、本模块工作原理介绍
⑴控制电路
控制电路由3片74LS161计数器和3位二进制译码器74LS138组成,其中一片74LS161连接高频脉冲发生器和译码器74LS138,对显示矩阵电路进行行扫描和控制;
另两片74LS161构成高低两片计数器,共同控制选画,置位,暂停等功能。
⑵译码电路
由一片74LS161和一片74LS138构成高频计数器和译码控制电路,
由两片74LS161构成低频计数器
C.存储电路
存储电路用芯片EEPROM2864来存储不同画面的程序。
EEPROM2864的低三位地址线A0到A2接在高频计数器输出端,显示每列的图形;
高三位地址线A3到A8接低频计数器的输出,决定显示的哪幅画。
由EEPROM2864中的代码来决定图形的形状。
编程如下表:
幅数
图形
编码
第1列
第2列
第3列
第4列
第5列
第6列
第7列
第8列
00
44
7E
40
圆开放收缩两遍
18
24
4
3C
42
5
81
99
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
F2
92
9E
星星闪烁
20
F0
19
02
0F
08
21
22
23
25
26
27
28
29
30
31
32
33
FE
34
贪食蛇
F8
35
78
36
09
37
38
0C
0E
39
04
41
01
43
05
07
- 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:
- 各类 控制器 设计 报告