可編程彩燈控制器原理與設(shè)計

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1、目錄一、課題設(shè)計任務(wù)及要求.3二、設(shè)計目的3三、優(yōu)選設(shè)計方案4四、整體設(shè)計思想及原理框圖5五、各模塊設(shè)計與分析61、脈沖發(fā)生電路72、控制電路和譯碼電路103、存儲電路124、數(shù)碼管顯示電路.14六、元器件清單15七、安裝及調(diào)試中出現(xiàn)的問題和解決方法15八、設(shè)計感想17附錄一、實驗電路圖20二、實驗電路連接圖.21三、參考文獻(xiàn)2119一、課題設(shè)計任務(wù)及要求課題名稱：可編程彩燈控制器設(shè)計任務(wù)及要求：1、設(shè)計脈沖產(chǎn)生電路、圖形控制電路和存儲電路；2、用8×8LED點陣作為顯示電路，顯示內(nèi)容的動面感要強(qiáng)。3、能用按鍵切換不同的顯示組合，至少有3個按鍵切換；4、每種組

2、合至少有3種變化，每種組合內(nèi)圖形能連續(xù)循環(huán)；5、要有數(shù)碼管顯示當(dāng)前是第幾種組合（或是第幾個按鍵）；6、圖形顯示間隔（顯示頻率）至少有3種可選?？刂破骺捎?種控制方式：（1）規(guī)則變化：變化節(jié)拍有0.5秒和0.25秒，交替出現(xiàn)，每種節(jié)拍可有多種花樣，各執(zhí)行1或2個周期后輪換；彩燈變化方向有單向移動和雙向移動、跳躍移動等。（2）隨機(jī)變化。變化花樣相同，但節(jié)拍和花樣的輪換隨機(jī)出現(xiàn)。7、完成電路全部設(shè)計后，通過實驗箱驗證設(shè)計課題的正確性。二、設(shè)計目的本課程設(shè)計主要是為了實現(xiàn)可編程彩燈控制的功能，且通過本次電子課程設(shè)計，了解電子產(chǎn)品設(shè)計的一般過程，掌握電子線路設(shè)計的基礎(chǔ)方

3、法和一般過程，能靈活運(yùn)用已學(xué)過或者類似的集成塊構(gòu)成電路實現(xiàn)上述功能，還能靈活掌握555電路的應(yīng)用方法。能用仿真軟件對電子線路進(jìn)行仿真設(shè)計，還能用Portel等軟件繪制PCB圖，掌握了電子電路調(diào)試的方法，且能獨(dú)立解決設(shè)計與調(diào)試過程中出現(xiàn)的一般問題，并進(jìn)一步掌握EEPROM的編程方法和應(yīng)用。19三、優(yōu)選設(shè)計方案方案A：根據(jù)設(shè)計要求，本系統(tǒng)由控制電路，編碼發(fā)生電路和輸出驅(qū)動電路等組成。其彩燈控制器的總體設(shè)計思想如下：1.編碼發(fā)生器編碼發(fā)生器根據(jù)花形要求，按節(jié)拍送出64位狀態(tài)編碼信號，以控制彩燈按規(guī)律亮或滅。因為彩燈路數(shù)少，花形要求不多，可選用移位寄存器輸出64路數(shù)字

4、信號，控制彩燈發(fā)光。編碼發(fā)生器采用16片4位通用移位寄存器74LS194來實現(xiàn)。74LS194具有異步清除和同步預(yù)置、左移、右移和保持等多種功能，控制方便靈活。64路彩燈采用兩片74LS194組成64位移位寄存器，花形設(shè)計比較靈活。移位寄存器的64個輸出信號通過驅(qū)動電路控制電路來控制彩燈，編碼器中數(shù)據(jù)輸入端和控制端的接法由花形決定。根據(jù)選擇的花形，可列出移位寄存器（編碼發(fā)生器）輸出狀態(tài)。2.控制電路控制電路為編碼器提供所需的節(jié)拍脈沖和驅(qū)動信號，控制整個系統(tǒng)工作?？刂齐娐返墓δ苡袃蓚€：一是按需要產(chǎn)生節(jié)拍脈沖；二是產(chǎn)生移位寄存器所需要的各種驅(qū)動信號?？刂齐娐吩O(shè)計通

5、常按照下述步驟進(jìn)行：逐一分析單一花形運(yùn)行，移位寄存器的工作方式和驅(qū)動要求，按照工作狀態(tài)決定74LS194移位寄存器工作的狀態(tài)順序，同時是分析移位寄存器工作方式和驅(qū)動要求的依據(jù)。方案B：采用555定時器輸出脈沖，高頻通過計數(shù)器控制電路和譯碼電路，不斷刷新19顯示矩陣的各列；而低頻產(chǎn)生脈沖，決定顯示哪一幅畫面。由于需要產(chǎn)生64幅以上的圖形，可以設(shè)計一個64進(jìn)制的計數(shù)器，即可顯示64幅圖，此低頻接在EEPROM的高位，而高頻計數(shù)器控制電路的輸出接在EEPROM的低三位。即高位決定顯示哪幅畫，低位表示每幅圖形的每列的顯示。顯然，方案B比較合理而且能實現(xiàn)課程設(shè)計的要求，

6、采用方案B來進(jìn)行課程設(shè)計。三、整體設(shè)計思想及原理框圖本系統(tǒng)可設(shè)計為四個模塊：1.脈沖發(fā)生電路采用兩個555定時器組成振蕩器，一個產(chǎn)生高頻和一個產(chǎn)生可調(diào)低頻。高頻通過計數(shù)器控制電路和譯碼電路，不斷刷新顯示矩陣的各列；而低頻產(chǎn)生脈沖，決定顯示哪一幅畫面。2.圖形控制電路用74LS161芯片設(shè)計一個64進(jìn)制的計數(shù)器，以顯示64幅圖，其中低片計數(shù)器構(gòu)成16進(jìn)制，高片計數(shù)器構(gòu)成4進(jìn)制，并且將低頻通過計數(shù)控制電路接在EEPROM的高位，從而選擇顯示哪一幅畫。而高頻通過計數(shù)器控制電路接在EEPROM的低三位，不斷刷新顯示矩陣的各列，用以控制圖形的顯示。由于顯示矩陣是由64個

7、發(fā)光二極管組成，把譯碼器輸出接在顯示矩陣的陰級進(jìn)行行控制，EEPROM接在顯示矩陣的陽極進(jìn)行列控制，只有同時導(dǎo)通時，二極管才亮。譯碼電路是低電平有效，每次只有一個輸出有效，所以需要快速進(jìn)新刷新，故將高頻通過計數(shù)器控制電路接在譯碼電路的輸入端。193.數(shù)碼管顯示電路當(dāng)前8X8顯示矩陣顯示的是哪一幅畫，可以通過2個數(shù)碼管顯示出來。其中第一個數(shù)碼管顯示該畫面所在的組別，另一個顯示該幅畫為這個組別的第幾幅畫。由于上面設(shè)計為16X4的64進(jìn)制計數(shù)器控制顯示畫面。故可以設(shè)計四種組合，每一個組合為16副畫。4.存儲電路顯示什么樣的圖形就決定于EEPROM的編程，而最終顯示在

8、顯示矩陣上。此外，暫停功能：控制低頻計