三十二路彩燈設(shè)計(jì)

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1、目錄1.選題背景32.設(shè)計(jì)方案32.132彩燈的設(shè)計(jì)原理圖如下：32.2設(shè)計(jì)原理概述：33.過程論述43.1多謝振蕩器43.2序列信號(hào)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(dòng)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(jì)體會(huì)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(jì)源于一種社會(huì)文化，通過不同的設(shè)計(jì)思路設(shè)計(jì)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(diǎn)綴，也可應(yīng)用到廣告移動(dòng)圖標(biāo)等商業(yè)上。本設(shè)計(jì)以設(shè)計(jì)一個(gè)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(gè)區(qū)段，亮的順序設(shè)定為從右到左。本設(shè)計(jì)首先通過555產(chǎn)生占空比為一的脈沖，再通過序列信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生一個(gè)序列號(hào)為11110000的脈沖序列，通過移位寄存器對(duì)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(jì)所設(shè)計(jì)的圖形是“雙十字交叉動(dòng)態(tài)圖形”。2.設(shè)計(jì)方案2.132彩燈的設(shè)計(jì)原理圖如下：圖2-132路彩燈原理圖2.2設(shè)計(jì)原理概述：用555產(chǎn)生脈沖，用計(jì)數(shù)器和數(shù)據(jù)選擇器構(gòu)成序列信號(hào)發(fā)生器，通過雙向移位寄存器對(duì)信號(hào)進(jìn)行移位保存，使?fàn)顟B(tài)穩(wěn)定，通過高電壓高電流對(duì)信號(hào)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(shí)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(gè)暫穩(wěn)態(tài)，電路亦不需要外加觸發(fā)信號(hào)，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(hào)的時(shí)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(shí)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(qiáng)功率的輸出能力。本設(shè)計(jì)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(hào)發(fā)生器序列信號(hào)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(jì)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(shí)驗(yàn)采用前者。產(chǎn)生序列信號(hào)為11110000。產(chǎn)生序列信號(hào)電路原理圖如下圖，當(dāng)CLK信號(hào)連續(xù)不斷的加到計(jì)數(shù)器時(shí)，Q0Q1Q2的狀態(tài)，在整個(gè)計(jì)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(jì)數(shù)器改變A0A1A2狀態(tài)實(shí)現(xiàn)對(duì)D0D1D2D3D4D5D6D7選擇，使信號(hào)輸出端為11110000.然后通過移位器對(duì)這8個(gè)狀態(tài)進(jìn)行移位保存。（本設(shè)計(jì)所用計(jì)數(shù)器為74HC161，數(shù)據(jù)選擇器為74HC151）圖3-3序列信號(hào)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(shí)驗(yàn)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(hào)輸入到另一片的DIL，便可以對(duì)序列信號(hào)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(dòng)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(dòng)，每個(gè)輸出端口接四個(gè)發(fā)光二極管,在串聯(lián)一個(gè)

7、電阻。由uln2803的單元圖可知通過反向驅(qū)動(dòng)一個(gè)端口可驅(qū)動(dòng)四個(gè)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(hào)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(gè)輸入端口，8個(gè)輸出端口，一個(gè)接地口，一個(gè)無用端口，如下圖所示：9圖3.5Uln2803的引腳圖每個(gè)輸出端口接四個(gè)發(fā)光二極管與一個(gè)電阻串聯(lián)，再接5v電壓。由流過的的每個(gè)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(shí)際