5多路彩灯.docx
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5多路彩灯
西安邮电学院
数字电路课程设计报告书
——多路彩灯控制器
多路彩灯控制器
一、实验目的
1、了解多路彩灯控制器的原理及设计方法。
2、良好掌握数字电路课程所学的理论知识，对所学理论的巩固及检验。
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、.了解数字系统设计的基本思想和方法，学会科学分析和解决问题。
5、检验同学门的实践能力,解决问题的能力及现有知识基础上的创新,为日后走上工作摸索经验。
6.通过这次的实习，促进大家对理论知识的重要性有个深刻认识，学好各门功课。
二、任务要求
任务：
设计一个8路移存型彩灯控制器。
要求：
1、彩灯明暗变换节拍为1.0s。
2、可以演示三种花形，花形自拟。
3、选作：
彩灯明暗变换节拍为0.5s，两种节拍交替运行。
选作多种花形。
三．彩灯控制器功能概述
彩灯控制器可以自动控制多路彩灯按不同的节拍循环显示各种灯光变换花型。
彩灯控制器是以高低电平来控制彩灯的亮灭。
实现彩灯控制可以采用EPROM编程、RAM编程、可编程逻辑器件、单片机等实现。
在彩灯路数较少，花型变换比较简单时，也可以移位寄存器实现。
在实际应用场合彩灯可能是功率较大的发光器件，需要加以一定的驱动电路。
本课题用发光二极管LED模拟彩灯，可以不用驱动。
四、总体方案
将整体电路分为四块。
第一块实现时钟信号的产生：
由555定时器组成逻辑器件产生CP，由D触发器74实现CP脉冲二分频；
第二块实现节拍控制：
由151八选一数据选择器利用高位片161计数器返回的控制信息实现CP脉冲的选择从而实现节拍控制；
第三块实现花型的控制：
利用两片161计数器通过对194控制端S1，S0，SL，SR的控制实现花型；
第四块实现花型的演示：
194输出端控制LED灯。
主体框图如下：
实验采用161计数器实现主体功能：
花型的实现、花型之间的控制和节拍信号的返回。
用151通过161返回的节拍结束信息作为地址端选择两个不同的CP脉冲，而两个CP脉冲由555（产生CP脉冲）和74（CP脉冲二分频）产生。
五、实验器材
74LS194（移位寄存器）…………………………………2个；
74LS161（四位二进制同步计数器）…………………………2个；
74LS151（八选一数据选择器器）…………………………1个;
74LS74（双D触发器）……………………………………1个；
74LS04（六非门） ……………………………………………1个；
74LS00（四与非门）…………………………………………2个；
555…………………………………………………………1个；
LED（发光二极管）……………………………………………12个；
电阻：
4.7kΩ……………………………………………1个；
150kΩ………………………………………………1个；
100Ω………………………………………………4个；
电容：
4.7uf--------------------------------------------------------1个
0.01uf------------------------------------------------------1个面包板一个；
斜口钳一个；
万用表一个；
导线若干。
六、花型
花型设计
花型
（1）:
8路彩灯从中间一分为二,从中间开始往两侧亮起，到全部彩灯亮起后，再依次从中间往两侧灭掉；
花型
（2）:
8路彩灯从第1个和第5个开始依次往右亮起，到全部彩灯亮起后，再依次从1、5开始往右灭掉；
花型（3）:
8路彩灯从第4个和第8个开始依次往左亮起，到全部彩灯亮起后，再依次从4、8开始往左灭掉；
节拍设计
花型1
花型2
花型3
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00110011
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00000000
00010001
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01110111
11111111
11101110
11001100
10001000
两种节拍，先快节拍演示3种花型，然后慢节拍演示，接着快节拍，循环演示。
彩灯花形演示表
七、模块电路设计
1．基本CP脉冲发生电路
用555定时器构成多谐振荡器，产生CP脉冲。
具体电路如下图所示：
2．分频电路
用D触发器实现CP脉冲的二分频，从而产生慢节拍。
再分别将快慢节拍接入74151数据选择器的数据输入端，而地址端通过74161来控制，从而实现快慢节拍的变换。
具体电路如下图所示：
3．状态控制电路
图中163所用的是161.用两片74161实现模32计数，左边的为模4计数器，右边为模8计数器。
具体电路如下图所示：
4．花型控制电路
用161的输出端和简单门电路控制194的左移控制端S1，而右移控制端S2则直接接S1的非。
SR和SL分别接QD和QA的非。
具体电路如下图所示：
5、总体电路图
八、关键电路波形图
1．基本CP脉冲产生电路波形图
2．分频电路波形图
九、调试过程中遇到的问题
1.连接好电路图是发现等不能正确的显示花型，这时检查要有步骤，首先查看查看各个时钟沿是否连接接正确，用161实现花型变换，所以其次检查161接触是否正确，是否良好。
然后查看194，用万用表检查是否接通。
还有地线和电源线非常重要，一定不能忘记。
2.在实际联电路时，会出现接触不好等情况。
这是由于面包板的质量和连线时线头裸露部分没有完好的接触面包板的铜片造成的。
这时只能用万用表测量各个接头的电压来判断是否是接触不好。
3.各个元器件的工作电压是不能超过他本身的最大承受电压的，作实验时应注意这一点，否则，会造成元器件的损坏。
在作实验时，不少人就是因为这一点而烧坏了器件。
4.应该注意发光二极管应接上行或下行电阻来保护他的电压不致过大而损坏二极管。
5.应注意每个元器件的工作原理和工作功能，以及中规模逻辑器件的管脚图，以免因此而造成不必要的过失。
7．555脉冲输出电路不能输出脉冲，用万用表查看各线路是否接触良好，检查电阻和电容。
8．计数器的工作不正常，低位计数而高位不计，原因两块161的级联出问题，CP端是否连接完好。
9．灯不亮，极有可能正负极接反，调整过来，若还是不行的话，要检查194各线路连接是否完好以及是否有CP脉冲。
10.组装过程中首先遇到的问题是对原器件和面包板的检测,所发的器件都可能有问题。
如果不先进行检测，当全部组装后很难检测出哪里有问题。
11.组装时一定要分模块去完成,当第一个模块组装检测后功能实现了再去组装下一个模块.，要不很可能到最后不能正常运行。
12.组装完如还不能运行应用万用表按着电路图检测。
将万用表的两个探针放在芯片的拐角上进行检测，这样可以发现没有接通的导线和接错的地方。
13.如果有可能的话，可以借助电脑软件模拟电路的连接和最终结果，在上面先把电路图设计出来，模拟出来要的结果后再在面包板上进行实际操作，这样事半功倍，除非是元件问题或者自己接线时粗心，一次就可以做出最终电路来。
十、实习心得
设计好电路后仿真正确无误，于是开始连接，接好之后发现花型不对，自己仔细的把电路研究了一遍，电路本身没任何问题！
郁闷了许久，用万用表检查各个芯片管脚电压，发现有的管脚电压在1v到3v之间（属非正常电压），再一次检查前一级电路电压后，确认了出错位置，并将该位置电路单独拿出来检查，结果发现是面包板接触不好，郁闷死…解决此问题后再连，又有错误！
发现花型不对（没按理论的顺序变动），于是乎又测电压，到161时，发现161计数有问题，将之单独拿出来测试，发现芯片完好，计数正确无误！
接入电路后还是不对，仔细检查后发现是使能端没处理好，又解决一问题！
心情愉悦~再次接好电路，成功！
这次实习使我深深的体会到了理论与实践的结合的重要性，所学的要运用与实际中，在进行实验板的连接时体会很深，在电脑上已经成功的仿真，而在连接电路板时发现经常出现不了效果，不是面包板的问题就是连接线的问题，或者芯片的问题，就这样反反复复的进行一个个拐脚的测试直到结果的出现。
我觉得其实实习的结果并不是最重要的，重要的是实习的过程，设计电路是我对数电理论知识有了更深刻的理解，电路仿真让我熟悉了仿真软件的操作，连接电路以及检查电路锻炼了我的动手能力，虽然时间只有短短两周，可在这两周里我学到了很多课堂上学不到的知识，难能可贵！
十一、参考文献
王毓银主编《数字电路与逻辑设计》
唐小华、杨怿菲主编《数字电路与EDA实践教程》
西安邮电学院数字电路课程设计成绩鉴定表
学生姓名
班级/学号
承担任务实验室（单位）
电路与电子技术基础教学部
所在部门
电子工程学院
实施时间
2011年12月19日——2011年12月30日
具体内容
第一周
讲授数字电路的设计方法及需要注意的问题；选定题目，并设计电路，完成电路设计；电路仿真；领取元器件，开始组装电路；
第二周
组装电路;老师验收电路;写实验报告；实验总结；
成绩鉴定
学习内容
（40分）
基本功能完成情况（25分）
扩展功能完成情况（10分）
其它（5分）
接受单位评价
（20分）
实践能力（10分）
学习态度（6分）
学习纪律（4分）
报告鉴定
（40分）
报告内容与实践过程紧密结合（20分）
报告质量（主题、结构、观点、逻辑、资料、字数20分）
评阅教师姓名
张春茗
职称
讲师
成绩
评语
评阅教师签字
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