三十二路彩燈設(shè)計

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1、目錄1.選題背景32.設(shè)計方案32.132彩燈的設(shè)計原理圖如下：32.2設(shè)計原理概述：33.過程論述43.1多謝振蕩器43.2序列信號發(fā)生器53.3下面是數(shù)據(jù)選擇器的電路狀態(tài)轉(zhuǎn)換表53.4雙向移位寄存器63.5驅(qū)動電路63.6彩燈電路74.結(jié)果分析85.結(jié)論與總結(jié)86.設(shè)計體會及今后的改進(jìn)意見87.操作說明9參考文獻(xiàn)1091.選題背景彩燈設(shè)計源于一種社會文化，通過不同的設(shè)計思路設(shè)計出各種圖形，已達(dá)到觀賞或應(yīng)用目的。簡單的彩燈可應(yīng)用到節(jié)日氣氛的點綴，也可應(yīng)用到廣告移動圖標(biāo)等商業(yè)上。本設(shè)計以設(shè)計一個控制32路彩燈的控制邏輯電路，用“0”代表彩燈不亮，“1”代表

2、彩燈亮，32路彩燈分成四個區(qū)段，亮的順序設(shè)定為從右到左。本設(shè)計首先通過555產(chǎn)生占空比為一的脈沖，再通過序列信號發(fā)生器產(chǎn)生一個序列號為11110000的脈沖序列，通過移位寄存器對各狀態(tài)進(jìn)行移位保存達(dá)到要顯示的狀態(tài)。本設(shè)計所設(shè)計的圖形是“雙十字交叉動態(tài)圖形”。2.設(shè)計方案2.132彩燈的設(shè)計原理圖如下：圖2-132路彩燈原理圖2.2設(shè)計原理概述：用555產(chǎn)生脈沖，用計數(shù)器和數(shù)據(jù)選擇器構(gòu)成序列信號發(fā)生器，通過雙向移位寄存器對信號進(jìn)行移位保存，使?fàn)顟B(tài)穩(wěn)定，通過高電壓高電流對信號進(jìn)行放大處理，然后接“雙十字交叉電路”。3.過程論述3.1多謝振蕩器由555定時器和外

3、接元件R1﹑R2﹑C構(gòu)成多謝振蕩器，腳2與腳6直接相連。電路沒有穩(wěn)定，僅存在兩個暫穩(wěn)態(tài)，電路亦不需要外加觸發(fā)信號，利用電源通過R1﹑R2向C充電，以及C通過R2及放電開關(guān)管TD向放電端Ct放電，是電路產(chǎn)生振蕩。電容C在1/3Vcc和2/3Vcc之間充電和放電，其波形如圖3.1所示。輸出信號的時間參數(shù)是T=Tw1+Tw2(3-1)9Tw1=0.7(R1+R2)C(3-2)Tw2=0.7R2C(3-3)q=Tw1/(Tw1+Tw2)(3-4)555電路要求R1與R2均大于1KΩ,或等于R1﹑R2，但R1加R2應(yīng)小于或等于3.3MΩ。外部元件的穩(wěn)定性決定了多諧振

4、蕩器的穩(wěn)定性，555定時器配以少量的元件即可獲得較高精度的震蕩頻率和具有較強功率的輸出能力。本設(shè)計采用R1=1KΩR2=100KΩ,電容C為7μF。Tw1=Tw2=0.49S圖3.1多謝震蕩電路圖圖3.2多謝振蕩電路波形3.2序列信號發(fā)生器序列信號發(fā)生器的構(gòu)成有多種，一種是比較簡單直觀的地方是用計數(shù)器和數(shù)據(jù)選擇器組成，也可用帶反饋邏輯電路的移位寄存器構(gòu)成，本實驗采用前者。產(chǎn)生序列信號為11110000。產(chǎn)生序列信號電路原理圖如下圖，當(dāng)CLK信號連續(xù)不斷的加到計數(shù)器時，Q0Q1Q2的狀態(tài)，在整個計數(shù)過程中，Q0Q1Q2的狀態(tài)始終是以000到111變換。也就是

5、數(shù)據(jù)選擇器A0A1A2的狀態(tài)，9D0D1D2D3接高電平，D4D5D6D7接低電平，通過計數(shù)器改變A0A1A2狀態(tài)實現(xiàn)對D0D1D2D3D4D5D6D7選擇，使信號輸出端為11110000.然后通過移位器對這8個狀態(tài)進(jìn)行移位保存。（本設(shè)計所用計數(shù)器為74HC161，數(shù)據(jù)選擇器為74HC151）圖3-3序列信號發(fā)生器3.3下面是數(shù)據(jù)選擇器的電路狀態(tài)轉(zhuǎn)換表Y=Q2`Q1`Q0`D0+Q2`Q1`Q0D1+Q2`Q1Q0`D2+Q2`Q1Q0D3+Q2Q1`Q0`D4+Q2Q1`Q0D5+Q2Q1Q0`D6+Q2Q1Q0D7表3-1數(shù)據(jù)選擇器的狀態(tài)轉(zhuǎn)換表CLK順

6、序Q2Q1Q0Y0000D(0)1001D(1)2010D(2)3011D(3)4100D(4)5101D(5)6110D(6)7111D(7)3.4雙向移位寄存器用兩片74LS194可構(gòu)成的8為雙向移位寄存器，本實驗只需構(gòu)成8為左移位寄存器，只需將其中的一片Q3與另一片的Q0相連，DIL也與另一片的Q0相連。將序列信號輸入到另一片的DIL，便可以對序列信號進(jìn)行移位保存。構(gòu)成的8位左移位寄存器如下圖所示：9圖3-38位左移位寄存器、3.5驅(qū)動電路由uln2803的輸入端口與8位移位寄存器的輸出端口相連，采用反向驅(qū)動，每個輸出端口接四個發(fā)光二極管,在串聯(lián)一個

7、電阻。由uln2803的單元圖可知通過反向驅(qū)動一個端口可驅(qū)動四個發(fā)光二極管。下表為uln2803的特性參數(shù)表：表3-2uln2803特性參數(shù)額定值符號值單位輸出電壓V050V輸入電壓VI30V集電極電流連續(xù)IC500mA基極電流連續(xù)IB25mA工作環(huán)境溫度范圍TA0至+7℃保存溫度范圍Tstg-55至+155℃結(jié)溫Tg125℃下圖為uln2803的引腳圖,含有8個輸入端口，8個輸出端口，一個接地口，一個無用端口，如下圖所示：9圖3.5Uln2803的引腳圖每個輸出端口接四個發(fā)光二極管與一個電阻串聯(lián)，再接5v電壓。由流過的的每個二極管的電流為10mA，可得總

8、電流為40mA，所以電阻R=5/0.04Ω=85Ω為了方便起見實際