彩灯控制器与流水灯课程设计报告汇总.docx
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彩灯控制器与流水灯课程设计报告汇总
电子实习报告
学院：
测通学院
专业班级：
通信14-2
学生姓名：
陈浩鑫（1405030201）
指导教师：
张凯利
完成时间：
2016.6.27—7.1
成绩：
评阅意见：
评阅教师张凯利日期：
目录
彩灯控制电路实习报告
一、实习要求：
（1）根据技术指标要求确定电路形式，分析工作原理，计算原件参数；
（2）安装调试设计电路，使之达到设计要求；
（3）撰写设计报告；
二、电子实习目的
1、进一步掌握数字电路课程所学的理论知识。
2、了解数字电路设计的基本思想和方法，学会科学分析和解决问题。
3、熟悉几种常用集成数字芯片，并掌握其工作原理，进一步学会使用其进行电路设计。
4.培养认真严谨的工作作风和实事求是的工作态度。
三、实习内容、步骤：
1、系统概述：
设计16路彩灯循环控制电路，使得该电路彩灯循环显示频率快慢可调，控制器，具有多路输出，彩灯由发光二极管模拟替代。
根据不同的控制信号进行不同的计数，再通过译码器电路，得出不同的彩灯循环控制结果。
方案：
总体电路共分三大块。
第一块实现花型的演示；第二块实现花型的控制及节拍控制；第三块实现时钟信号的产生。
主体框图如下：
花型演示电路
时钟信号电路
花型控制
节拍控制电路
2、单元电路设计与分析
（1）、彩灯信号输出部分：
为实现16路彩灯输出，本案例选用两块集成电路译码器74138进行控制信号的输出。
A、B、C为3个输入，有8种组合，即可输出彩灯的8路，使用两块74138即可实现16路彩灯信号输出。
设定第一块74138输出的灯为L1~L8，第二块为L9~L16。
两块74151对74138进行控制的原理详解：
本案中采用了两块集成电路数据选择器74151，用以对两块译码器进行控制，达到实现多种亮法的目的。
这一块74151中，A、C、GN接地，B接全电路的一个开关EN（工作时置1），所以当工作时，此块74151的输出Y恒为0，WN恒为1，这使得两块74138的各有部分控制借口处于工作状态。
这一块74151中，输出端WN悬空；Y的输出结果由输入端B控制，而B即是本电路的亮法控制按钮INPUT2；当input2置0时，Y输出结果为D0，D0即是计数器74161的QD输出端；当input2置1时，Y=D2，D2是74161QD的反信号。
计算机74161对电路亮法的驱动与控制：
本案采用一块集成计数器74161进行信号的脉冲激励和对两块74138的控制以实现不同亮法的控制。
本案唯一的计数器74161中，输入端ABCD全接地，ENT和ENP接高电平，三者确保器件工作；预置端和置零端在工作时置1，CLK为脉冲信号产生源。
在输出端中，QA、QB、QC皆连接到两块译码器74138的ABC三个输入端，以计数器工作时的时序信号产生不同的组合使彩灯闪烁。
其中QA和一个输入开关INPUT1进行与关系后才接入74138，这样的作用是，当INPUT1置1时，电路中QA的信号正常输入给两块74138的A端，彩灯依次亮起；当INPUT1置0时，AQ的信号被屏蔽，根据74161的工作状态表，两块74138所接收到的信号隔一才有，所以可以使彩灯的亮法依次闪烁和隔一闪烁手动可调。
74161的QD输入端，分两种路径连接到两块74138，连接到第一块的G2AN和G2BN，作用是只使得该74138接收计算机的前8种状态，用以一一控制8盏灯。
连接到第二块74138的方法为：
先分别以正反两信号接到74151中（如前文所述），再由该74151的Y输出端接到第二块74138的G1端。
这样设计的巧妙之处在于，当INPUT2置0时，74151的Y输入为计数器74161的QD，如前文所述，当74161QD为0时，第一块74138工作；当QD运行到1时，第一块74138不工作，而第二块开始工作，使得16路彩灯依次闪烁；当INPUT2置1时，74151的Y输出为QD的反信号，所以两块74138一起工作，使得16路彩灯实行8-8两路同时闪烁。
综上，两块74138用以彩灯输出；一块74161及两块74151皆用语控制彩灯的亮法；输入断INPUT1的功能为控制16路彩灯是否间隔输出：
0为间隔，1为依次；INPUT2控制是否分两路：
1为两路，0为顺序输出。
（2）.整体电路如下：
（3）、模拟电路仿真图如下：
3、电子电路中常用元器件：
74LS138N元件两个，发光二极管16个，74161N一个，7414N一个，1K欧电阻一个，240欧电阻一个，100微法电容一个，万用表一台，电烙铁，锡线，导线若干；
4、手工焊接工艺：
焊接过程需要极度耐心，焊接前需要想好后再对焊点下手，否则一旦焊接完毕后，想要再进行修改是一件很麻烦的事；
5、电路的安装与调试：
（1）电路设计图案：
设计的是一个笑脸型的彩灯控制电路；
（2）问题：
在焊接完毕后，接通电源时发现电路无法实现自动跳转，只有一个灯能亮，于是，经过查探资料，老师指导后，发现是多谐振荡器这一快出现了问题；
（3）测试方法：
在找到问题根源后，用万用表对每一条电路进行了检查，最后找到了1k欧的电阻的一根导线本来是应该接正极的，结果接到了地端，所以导致多谐振荡器无法工作，脉冲信号也就无法作用，所以发光二极管无法跳转；
（4）找到电路的线路问题后，就用电烙铁将错误的导线接回到正确的导线上去了，然后在进行检验，问题解决，设计的图案呈现。
四、彩灯控制电路实习总结：
课程设计刚开始，拿着选定的题目不知如何入手。
毕竟课程设计不同于实验课，电路图都要自己设计。
静下心来，仔细分析题目，再加上指导老师的说明与提示，心中才有了谱。
将整个系统根据不同的功能化分成模块，再分别进行设计，逐个攻破，最后再将其整合即可。
在设计过程中，既有用过的芯片，又有没用过的，只能自己查表，分析功能。
即学即用。
最后调试阶段，哪怕一个小小的错误也会使结果出不来。
只好一条线一条线地查，一个孔一个孔地测。
结果终于出来了，又发现有的地方还应改进。
如快慢节拍不是很明显，花型比较简单，且555产生的时钟信号频率太小等等。
通过这次课程设计，使我受益颇多。
既巩固了课堂上学到的理论知识，又掌握了常用集成电路芯片的使用。
在此基础上学习了数字系统设计的基本思想和方法，学会了科学地分析实际问题，通过查资料、分析资料及请教老师和同学等多种途径，独立解决问题。
同时，也培养了我认真严谨的工作作风。
五、附录：
流水灯控制电路实习报告
一、实习要求：
1、设计一个彩灯控制电路、能使彩灯依次点亮；
2、彩灯流速可以改变；
二、电子实习目的：
1、进一步掌握数字电路课程所学的理论知识。
2、了解数字电路设计的基本思想和方法，学会科学分析和解决问题。
3、熟悉几种常用集成数字芯片，并掌握其工作原理，进一步学会使用其进行电路设计。
4.培养认真严谨的工作作风和实事求是的工作态度。
三、实习内容、步骤
1、系统概述：
设计主要功能：
要求电路开启后，圆环上的灯在时钟信号作用下按以下规律转换状态。
电路启动后，要求圆环上的灯在脉冲作用下依次按顺序、循环点亮。
圆环上的灯实现循环
74LS161计数器
555占空比可调振荡器
74LS194移位计数器
方案框图
开启电路
:
2、单元电路设计与分析：
单位脉冲设计电路
工作原理：
先用555定时器用来生成1s标准单位cp脉冲，把脉冲给计数器74LS161，通过74LS161形成模5加法计数器，再将74LS161输出信号供给74LS194，74LS194移位寄存器输入端置位1000，Q0接红灯，Q1接黄灯并把Q2和Q3接一个异或门再连到一个绿灯，把74LS194接成环形计数器。
就能实现基本电路要求。
1.占空比可调振荡器
2、总体电路如下：
把它接成占空比可调振荡器
VCC=5v,RA=714,RB=714,C=1uf
实现单位1s的脉冲cp，将它输出的脉冲加到74LS161的cp端
2.5s为单位的脉冲设计电路
CD4017BCM芯片的目的是实现模5计数器，达到每五秒生成一个脉冲输向下一个芯片，实现模5计数器，用它的后五个状态，把D0D1D2D3预置到1011端，OC与通过非门于LD相连，CO端输出到下一个芯片74LS194的cp端。
555定时器：
其工作原理：
它含有两个电压比较器，一个基本RS触发器，一个放电开关T，比较器的参考电压由三只5KΩ的电阻器构成分压，它们分别使高电平比较器C1同相比较端和低电平比较器C2的反相输入端的参考电平为
和
。
C1和C2的输出端控制RS触发器状态和放电管开关状态。
当输入信号输入并超过
时，触发器复位，555的输出端3脚输出低电平，同时放电，开关管导通；当输入信号自2脚输入并低于
时，触发器置位，555的3脚输出高电平，同时放电，开关管截止。
是复位端，当其为0时，555输出低电平。
平时该端开路或接
。
Vco是控制电压端（5脚），平时输出
作为比较器A1的参考电平，当5脚外接一个输入电压，即改变了比较器的参考电平，从而实现对输出的另一种控制，在不接外加电压时，通常接一个0.01
的电容器到地，起滤波作用，以消除外来的干扰，以确保参考电平的稳定。
T为放电管，当T导通时，将给接于脚7的电容器提供低阻放电电路.
555电路的引脚功能
触发
阈值
复位
IS
放电端
输出
>
H
导通
L
H
原状态
×
H
截止
H
×
×
L
导通
L
2.74LS161
构成16以内的任意进制加法计数器：
用S0，S1，S2…，SM…SN表示输入0，1，2，…，N个计数脉冲CP时计数器的状态。
SM可以为S0，但需小于SN。
对于异步置数：
在输入第N个计数脉冲CP后，通过控制电路，利用状态SN产生一个有效置数信号，送给异步置数端，使计数器立刻返回到初始的预置数状态SM，即实现了SM～SN-1计数。
对于同步置数：
在输入第N－1个计数脉冲CP时，利用状态SN-1产生一个有效置数信号，送给同步置数控制端，等到输入第N个计数脉冲CP时，计数器返回到初始的预置数状态SM，从而实现SM～SN-1计数。
3、电子电路中常用元器件：
CD4017BCM芯片一个、LM555CM芯片一个、发光二极管10个、微型电阻11个、万用表一台，电烙铁，锡线，导线若干；
4.手工焊接工艺：
焊接过程需要极度耐心，而且由于流水灯等器件都非常微小，需要熟练掌握甩锡、贴片等技能。
5.电路的安装与调试：
（1）电路设计图案：
此次试验主要是实现一个圆形的循环闪灯；
（2）问题：
在焊接完毕后，接通电源时发现电路只有一个灯能亮；
（3）测试方法：
用万用表对每一条电路进行了检查，发现时电容接反了；
（4）找到电路的线路问题后，就用电烙铁及用吸锡器将锡吸出，将电容拔出，再将电容正反极对上正确的位置，重新焊上电容，然后在进行检验，问题解决，想要的图案呈现。
4、流水灯实习总结：
这个实验主要不在电路有多复杂，也不在于设计有多难，而在于焊锡需要有技巧，也非常考验人的耐心；通过对本课件的制作，清楚地看到了自己的知识薄弱的方面，各个知识点没有联会贯穿，有些芯片的掌握不够准确。
在做此课件的过程中，充分体会到了实际操作的重要性。
如果没有同学的指点，可能自己会在一些地方打转弯，浪费掉很多时间。
通过这次课程设计，可以很好的把各个章节的模块融合到一起，对以后的学习，设计很有帮助。
五、附录：
参考文献：
《数字电子技术基础》阎石
《模拟电子技术基础》房国志
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