可編程彩燈控制器原理設(shè)計(jì)

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1、目錄一、課題設(shè)計(jì)任務(wù)及要求.3二、設(shè)計(jì)目的3三、優(yōu)選設(shè)計(jì)方案4四、整體設(shè)計(jì)思想及原理框圖5五、各模塊設(shè)計(jì)與分析61、脈沖發(fā)生電路72、控制電路和譯碼電路103、存儲(chǔ)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(wèn)題和解決方法15八、設(shè)計(jì)感想17附錄一、實(shí)驗(yàn)電路圖20二、實(shí)驗(yàn)電路連接圖.21三、參考文獻(xiàn)2119一、課題設(shè)計(jì)任務(wù)及要求課題名稱：可編程彩燈控制器設(shè)計(jì)任務(wù)及要求：1、設(shè)計(jì)脈沖產(chǎn)生電路、圖形控制電路和存儲(chǔ)電路；2、用8×8LED點(diǎn)陣作為顯示電路，顯示內(nèi)容的動(dòng)面感要強(qiáng)。3、能用按鍵切換不同的

2、顯示組合，至少有3個(gè)按鍵切換；4、每種組合至少有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(gè)按鍵）；6、圖形顯示間隔（顯示頻率）至少有3種可選。控制器可有2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(gè)周期后輪換；彩燈變化方向有單向移動(dòng)和雙向移動(dòng)、跳躍移動(dòng)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(jì)后，通過(guò)實(shí)驗(yàn)箱驗(yàn)證設(shè)計(jì)課題的正確性。二、設(shè)計(jì)目的本課程設(shè)計(jì)主要是為了實(shí)現(xiàn)可編程彩燈控制的功

3、能，且通過(guò)本次電子課程設(shè)計(jì)，了解電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)的一般過(guò)程，掌握電子線路設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)方法和一般過(guò)程，能靈活運(yùn)用已學(xué)過(guò)或者類似的集成塊構(gòu)成電路實(shí)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(duì)電子線路進(jìn)行仿真設(shè)計(jì)，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(jì)與調(diào)試過(guò)程中出現(xiàn)的一般問(wèn)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(jì)方案方案A：根據(jù)設(shè)計(jì)要求，本系統(tǒng)由控制電路，編碼發(fā)生電路和輸出驅(qū)動(dòng)電路等組成。其彩燈控制器的總體設(shè)計(jì)思想如下：1.編碼發(fā)生器編碼發(fā)生器根據(jù)花形

4、要求，按節(jié)拍送出64位狀態(tài)編碼信號(hào)，以控制彩燈按規(guī)律亮或滅。因?yàn)椴薀袈窋?shù)少，花形要求不多，可選用移位寄存器輸出64路數(shù)字信號(hào)，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(lái)實(shí)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(jì)比較靈活。移位寄存器的64個(gè)輸出信號(hào)通過(guò)驅(qū)動(dòng)電路控制電路來(lái)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

5、電路為編碼器提供所需的節(jié)拍脈沖和驅(qū)動(dòng)信號(hào)，控制整個(gè)系統(tǒng)工作。控制電路的功能有兩個(gè)：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(dòng)信號(hào)。控制電路設(shè)計(jì)通常按照下述步驟進(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(dòng)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(shí)是分析移位寄存器工作方式和驅(qū)動(dòng)要求的依據(jù)。方案B：采用555定時(shí)器輸出脈沖，高頻通過(guò)計(jì)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(jì)一個(gè)64進(jìn)制的計(jì)數(shù)器

6、，即可顯示64幅圖，此低頻接在EEPROM的高位，而高頻計(jì)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(shí)現(xiàn)課程設(shè)計(jì)的要求，采用方案B來(lái)進(jìn)行課程設(shè)計(jì)。三、整體設(shè)計(jì)思想及原理框圖本系統(tǒng)可設(shè)計(jì)為四個(gè)模塊：1.脈沖發(fā)生電路采用兩個(gè)555定時(shí)器組成振蕩器，一個(gè)產(chǎn)生高頻和一個(gè)產(chǎn)生可調(diào)低頻。高頻通過(guò)計(jì)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(jì)一個(gè)64進(jìn)制的計(jì)數(shù)器，以顯示64幅圖

7、，其中低片計(jì)數(shù)器構(gòu)成16進(jìn)制，高片計(jì)數(shù)器構(gòu)成4進(jìn)制，并且將低頻通過(guò)計(jì)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(guò)計(jì)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(gè)發(fā)光二極管組成，把譯碼器輸出接在顯示矩陣的陰級(jí)進(jìn)行行控制，EEPROM接在顯示矩陣的陽(yáng)極進(jìn)行列控制，只有同時(shí)導(dǎo)通時(shí)，二極管才亮。譯碼電路是低電平有效，每次只有一個(gè)輸出有效，所以需要快速進(jìn)新刷新，故將高頻通過(guò)計(jì)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

8、的是哪一幅畫，可以通過(guò)2個(gè)數(shù)碼管顯示出來(lái)。其中第一個(gè)數(shù)碼管顯示該畫面所在的組別，另一個(gè)顯示該幅畫為這個(gè)組別的第幾幅畫。由于上面設(shè)計(jì)為16X4的64進(jìn)制計(jì)數(shù)器控制顯示畫面。故可以設(shè)計(jì)四種組合，每一個(gè)組合為16副畫。4.存儲(chǔ)電路顯示什么樣的圖形就決定于EEPROM的編程，而最終顯示在顯示矩陣上。此外，暫停功能：控制低頻計(jì)