河南科技学院新科学院 电子课程设计报告
题目:彩灯控制器设计
彩灯控制器设计任务书
1.设计目的与要求
设计一个彩灯控制器,要认真并准确地理解有关要求,独立完成系统设计,在双干线的路口上,交通信号灯的变化按照下面假定进行计时: (1)多路彩灯(至少4路);
(2)任何时刻彩灯闪烁,彩灯交替时间为1s; (3)能完成3种以上闪烁功能的切换。 2.设计内容
(1)画出电路原理图,正确使用逻辑关系; (2)确定元器件及元件参数; (3)电路仿真;
(4)SCH文件生成与打印输出; (5)PCB文件生成与打印输出。 3.编写设计报告
目录
1引言………………………………………………………………………………………………3 2总体设计方案……………………………………………………………………………………3
2.1设计思路…………………………………………………………………………………3 2.2总体设计框图……………………………………………………………………………4 3芯片介绍…………………………………………………………………………………………4 4设计原理分析……………………………………………………………………………………7 5电路组成部分功能介绍…………………………………………………………………………7
5.1时钟信号电路………………………………………………………………………… …8 5.2花型控制信号电路………………………………………………………………………8 5.3花型演示电路……………………………………………………………………………9 5.4彩灯电路…………………………………………………………………………………9 6总电路………………………………………………………………………………………… 10 7总结与体会……………………………………………………………………………………10 参考文献…………………………………………………………………………………………10 附录一…………………………………………………………………………………………….12 附录二……………………………………………………………………………………………13
彩灯控制器设计
摘要:设计八路彩灯控制器目的在于进一步熟悉电路,脉冲发生电路的设计方法集熟悉相关数字芯片的功能和使用方法。本设计通过555定时器,74LS163计数器,74LS194移为计存器等实现一个八路彩灯控制器,通过控制器可以实现不同的花型。而且,通过这个设计可以让我们加深对电子电路的理解,方便以后的课时学习。 关键词:控制,循环,555定时器,计数器,移位寄存器
1 引言
现今生活中,许多户外商业广告,公益广告,节日彩灯等大多采用循环灯控制形式,他们通过巧妙构思与创作,可以做到广告,彩灯等作品色彩鲜艳,富有创意,变化形式丰富,起着美化和宣传的作用,营造文明亮丽氛围。本设计的彩灯能成为现实的一种,但技术上还需要更大的改善和提高。循环彩灯的形式很多,循环方式更是多种多样。有的更是专门的可编程彩灯集成电路。但大多数的彩灯控制电路是说子电路来实现的,用中等集成电路实现的的彩灯控制主要用计数
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器,译码器,触发器和一些门电路等组成。本次设计的八路彩灯控制器就是用计数器,定时器,移位寄存器等门电路来实现的,并且可以循环变化。
2 总体设计方案
根据题目设计要求,经过搜集资料以及分析与思考,现拟定以下方案:
2.1设计思路:
要想使彩灯亮与灭之间间隔1秒的时间,就必须要一个频率为1hz的时钟信号发生装置,还需要有一个通过时钟信号对花型的转换实现控制的电路,最后就需要一个根据控制电路输出信号实现花型演示的电路。
根据设想,各模块总体思路如下:
时钟型号发生器:由一片555定时器来实现;
花型控制电路:有两片74ls163 四位二进制同步计数器和一些与非门共同完成;
花型演示电路:由两片74ls194双向移位寄存器组成,可以左移右移完成花型变化;
2.2总体设计框图
时钟信号CP产生电路 图1 彩灯设计框图
花型控制电路 花型演示电路 3芯片介绍
555定时器
555定时器是8引脚集成器件,其工作原理为:输出电压只有两种状态:高电平、低电平。在555定时器的复位端R端为低电平的条件下,无论阀值输入端取何值,输出端OUT输出低电平,且放电端口D与地接通。当复位端R为高电平时,如果阀值电压TH﹥2Vcc/3,且触发电压,输出端OUT输出低电平,且放电端口与地接通;如果阀值电压TH﹤2Vcc/3,且触发电压,输出端OUT和放电端口D保持原状态不变;只要触发电压时,输出端OUT输出高电平,且放电端口D与地
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断开。
应用有555定时器的多谐振荡器设计时通过调节R1,R
和C1的大小调节谐振频率以达到1hz的秒钟连续脉冲。时钟信号电路有一片555加上适当电容和电阻实现。电容取10nf、10uf,电阻取51kΩ、1kΩ,时钟信号频率为
F=1/T=1/0.7(R1+R2)C
图2 555构成的多谐振荡器
由555定时器构成的时钟信号发生电路器发出的时钟信号频率计算方法为:f=1.43/(R1+2R2)C 74LS163 管脚图
图3 74LS163管脚图
表1 74LS163功能表
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从74LS163功能表中可以知道,当清零端CR=0时,计算器输出端Q3,Q2,Q1,Q0立即全为0,这个时候为异步复位功能。当CR=1且LD=0时,在CP信号上升沿作用后,74LS163输入端D3,D2,D1,的状态一样,为同步指数功能。而只有CR =LD =EP= ET=1,CP脉冲上升沿作用后,计数器加1。74LS163还有一个进位输出端CO,其逻辑关系是CO=Q0*Q1*Q2*Q3*CET。合理利用计数器的清零功能和置位功能,一片74LS163可以组成16进制以下的任意进制分频器。
图4 74LS194引脚图
管脚图介绍
D0-D3:并行输入端 Q0-Q3:并行输出端
S0,S1:操作模式控制端 CR非:直接无条件清零端 SR:右移串行输入端 SL:左移串行输入端 CP:时钟脉冲输入端
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彩灯控制器设计任务
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