中南大學(xué)彩燈控制器實驗報告.doc

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1、電工電子課程設(shè)計實驗報告題目名稱：彩燈控制器指導(dǎo)教師：姓名：學(xué)號：專業(yè)班級：日期：23前言電子技術(shù)課程設(shè)計是配合電子技術(shù)基礎(chǔ)課程與實驗教學(xué)的一個非常重要的教學(xué)環(huán)節(jié)。它是電氣信息類專業(yè)學(xué)生的重要基礎(chǔ)實踐課，也是工科專業(yè)的必修課，能鞏固電子技術(shù)的理論知識，提高電子電路的設(shè)計水平，加強綜合分析問題和解決問題的能力，進一步培養(yǎng)學(xué)生的實驗技能和動手能力，啟發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識及創(chuàng)新思維。完成本次課程設(shè)計，對進行畢業(yè)設(shè)計及畢業(yè)后從事電子技術(shù)方面的工作都有很大的幫助。近年來，由于集成電路的迅速發(fā)展，使得數(shù)字邏輯電路的設(shè)計發(fā)生了根本性的變化。在設(shè)計中更多的使用中規(guī)模集成電路，不僅可以減少電路組件的數(shù)目，使電路簡捷

2、，而且能提高電路的可靠性，降低成本。因此用集成電路來實現(xiàn)更多更復(fù)雜的器件功能則成為必然?，F(xiàn)代生活中，彩燈越來越成為人們的裝飾品，它不僅能美化環(huán)境，渲染氣氛，還可用于娛樂場所和電子玩具中，現(xiàn)以該課題為例進行分析與設(shè)計可編程的彩燈控制的電路很多，構(gòu)成方式和采用的集成片種類、數(shù)目更是五花八門，而且有專門的可編程循環(huán)彩燈控制電路。絕大多數(shù)的彩燈控制電路都是用數(shù)字電路來實現(xiàn)的，例如，用中規(guī)模集成電路實現(xiàn)的彩燈控制器主要用計數(shù)器，譯碼器，分配器和移位寄存器等集成。本次設(shè)計的可編程彩燈控制電路就是用寄存器、計數(shù)器和譯碼器等來實現(xiàn)，其特點是用發(fā)光二極管顯示，實現(xiàn)可預(yù)置編程循環(huán)功能。23目錄前言1一、課題設(shè)計任

3、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2123一、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：通過對硬件編程，將圖形、文字、動畫存儲在E2PROM中，通過計數(shù)器控制圖形、文字、動畫的地址，在利用顯示矩陣顯示出來。系統(tǒng)所顯示的容可反復(fù)循環(huán)，直至手動清零，便可回到初始地址。1、設(shè)計脈沖產(chǎn)生電路、圖形控制電路和存儲電

4、路；2、用發(fā)光二極管點陣（8×8）作為顯示電路，顯示容的動面感要強。3、圖形能連續(xù)循環(huán)，圖形大于64幅，圖形顯示間隔在20ms～2s圍連續(xù)可調(diào)；4、能手動清零功能，有自動選畫功能；5、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)方法和一般過程，能靈活運用已學(xué)過或者類似的集成塊構(gòu)成電路實現(xiàn)上述功能，23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，且能獨立解決設(shè)計與調(diào)試過

5、程中出現(xiàn)的一般問題，并進一步掌握EEPROM的編程方法和應(yīng)用。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)

6、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)計通常按照下述步驟進行：逐一分析單一花形運行，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)。23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，不斷刷新顯示矩陣的各列；而低頻產(chǎn)生脈沖，決定顯示哪

7、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，采用方案B來進行課程設(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