节日彩灯控制器.docx

资源描述

节日彩灯控制器.docx

《节日彩灯控制器.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《节日彩灯控制器.docx（19页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。

节日彩灯控制器.docx

节日彩灯控制器

赣南师院

物理与电子信息学院

课程设计报告书

姓名：

陶德富

班级：

06电子科学与技术

学号：

060803017

时间：

2008年12月28日

论文题目

节日彩灯控制器

课程论文

要求

本次课程设计要求设计一个16路节日彩灯控制器，能够控制16路彩灯按照节拍进行亮灭，四种花型循环变化。

亮、灭节拍为2s。

每256秒自动转换一种花型。

四种花型的顺序为：

花型1、花型2、花型3、花型4，演示过程循环进行。

四种花型分别是：

花型1：

16路彩灯同时亮灭，亮，灭节拍交替进行。

花型2：

16路彩灯每次8路灯亮，8路灯灭，且亮，灭相间，交替亮灭。

花型3：

16路彩灯先从左至右逐路点亮，到全亮后再从右至左逐路熄灭，循环演示。

花型4：

16路彩灯分成左，右8路，左8路从左至右逐路点亮，右8路从右至左逐路点亮，到全亮后，左8路从右至左逐路熄灭，右8路从左至右逐路熄灭，循环演示。

设计过程

一.课程设计目的————————4

二.课程设计原理————————4

设计方案———————5

实验器材——————7

5.仿真过程与结果——————————————7

六．控制算法设计———————————————11

七．实验结果与讨论——————————————13

八．实验心得———————————————13

九．参考文献————————————————15

一：

课程设计目的：

1学习和掌握Max+plusⅡ软件的使用方法,使自己能更加熟练的操作.并能熟悉使用原理图输入设计法进行设计,完成设计任务.增强自己实际动手能力,独立解决问题的能力.通过对课程设计对以前所学的知识进行更新及巩固.

2节日彩灯能够美化生活，增添节日的喜庆气氛，在现代的大都市应用非常广泛。

通过我们对节日彩灯控制器的学习，本着学以致用的学习信念，我们充分应用系统设计的知识，尝试设计出演示花型较多的节日彩灯。

使我们的都市生活更加绚丽多彩。

二：

课程设计原理：

根椐彩灯的亮灭规律，为了便于控制，决定采用移位型系统方案。

即用移位寄存器模块的输出驱动彩灯，彩灯亮，灭和花型的转换通过改变移位寄存器的工作方式来实现。

16路彩灯需要移位寄存器模块的规模为16位，但为了便于实现花型4的演示花型，将其分为左，右两个8位移位寄存器模块LSR8和RSR8。

由于彩灯亮，灭一次的时间为2s秒，所以选择系统时钟CLK的频率为0.5Hz，使亮灭节拍与系统时钟周期相同。

此时，256秒花型转换周期可以用一个模128的计数器对CLK脉冲计数来方便地实现定时，定时器模块取名为T256S。

根椐数据子系统和控制子系统的不同功能划分，上述两个8位移位寄存器模块LSR8，RSR8和256秒定时器模块T256S显然属于数据子系统，实现数据子系统操作控制功能的部分即为控制子系统，控制器模块取名为CONTR。

为了方便操作，设置一个加电后的手工复位信号RESET。

当RESET有效时，将控制器模块CONTR置于合适的初始状态，使其从花型1开始演示：

同时将定时器模块T256S异步清0，使计时电路一开始就能正常工作。

三：

设计方案：

节日彩灯控制器的结构框图，如下图所示：

16路彩灯控制系统结构框图

结构框图中，需要注意的是，控制器采用时钟上升沿触发器，而移位寄存器采用时钟下降沿触发，其目的是使控制子系统先于移位寄存器动作，以便控制器在时钟上升沿过后就产生移位寄存器所需要的控制信号，并使移位寄存器在时钟下降沿到来时完成相关操作。

根椐对设计要求的基本设想，以我们对设计程序的初步设想，以节日彩灯控制系统的结构框图为基准，我们把定时器T256S，控制系统CONTR，移位寄存器和数码管显示器组成的总的电路，其具体原理图如下图所示：

观察如上图的原理图：

CO为定时器模块T256S的时间到输出，实际上就是模128计数器的进位输出；当T256处于127时，CO为1。

DR，DL分别为移位寄存器模块的右移和左移串行数据输入端。

M1，M0为移位寄存器模块的方式控制端。

当M1M0=00时，移位寄存器处于保持状态；

当M1M0=01时，移位寄存器处于右移状态；

当M1M0=10时，移位寄存器处于左移状态；

当M1M0=11时，移位寄存器处于并行置数状态。

四：

实验器材：

五片74151芯片

一片十六进制同步计数器74161芯片

两片十进制同步计数器74160芯片

两片八位移位寄存器74198芯片

五：

仿真过程与结果：

1EDA软件的设计流程图

.2.用EDA软件在电脑上画出电路原理图，保存后，设置画出的设计原理图为当前原理图。

3利用计算机选择合适的芯片后，对我们所画的原理图进行编译和对管脚进行分配后，根椐计算机上的管脚分配，在实验室提供的硬件器件上正确地接好电线在硬件器件上，验证完彩灯按设计要求的亮灭后。

验证结果如下的真值表（图一）所示：

4打开硬件开关，通过在计算机上的操作，把软件上原理图下载到我们的硬件器件上，开始对我们的设计进行验证和仿真。

45添加仿真激励源输入信号，选择合适的仿真时间，最后对电路进行仿真，认真观察电路的仿真结果。

保存并下载到电路的仿真波形如下图（图二）所示：

个数

…

100

101

102

103

104

105

106

107

108

109

110

111

112

113

114

115

116

117

118

119

120

121

122

123

124

125

126

127

128

16路彩灯的真值表图

（一）

仿真图

（二）

六：

控制算法设计:

根椐规定的彩灯亮灭规律，不难导出系统控制器的ASM图，如下图所示，其中，SR16为2个8位移位寄存器模块LSR8和RSR8级联构成的16位移位寄存器，部分操作符号功能定义如下。

#SL0：

将括号内指定的移位寄存器模块左移1位，右侧位移入0。

#SL1：

将括号内指定的移位寄存器模块左移1位，右侧位移入1。

#SL0：

将括号内指定的移位寄存器模块右移1位，左侧位移入0。

#SL1：

将括号内指定的移位寄存器模块右移1位，左侧位移入1。

设计控制算法时，要注意保证判别条件T0（即定时器T256S的时间到输出CO）只可能在判别它的状态下能够为1，否则，系统将不能正常工作。

由于本系统花型1，花型2演示一遍需要2个时钟周期，花型3演示一遍需要32个时钟周期，花型4演示一遍需要16个时钟周期，而每种花型演示时间为128个时钟周期，所以只要加电复位后控制器处于S0状态，定时器处于0状态，且控制器和定时器同步工作，在每种花型的第2个状态判断T0的状态可以满足时序上的要求。

七：

实验结果与讨论：

（1）移位寄存器里存储的代码能在移位脉冲的作用下依次左移或右移。

（2）当EP，置零端CLRN，置数端LDN都为1时，十进制74160和十六进制74161都能进行计数。

（3）十六进制74161作为控制器的状态存储芯片具有异步复位功能。

（4）当我们要设计彩灯的演示花型较多时，系统设计是一种简单易行的

首选的办法。

八：

实验心得：

通过本次的课程设计，让我学会了很多以前没有学到的东西！

最让我受益的是EDA软件，我觉得它贯穿着整个的这次课程设计。

我们知道：

EDA技术发展迅猛，已在科研、产品设计与制造及教学等各方面都发挥着巨火的作用。

EDA代表了当今电子产品设计的最新发展方向，利用EDA工具，电子工程师不仅可以在计算机上设计电子产品，还可以将电子产品从电路设计、模拟实验、性能分忻、到设计出PCB印制板的整个过程在计算机上处理完成。

在教学方面，几乎所有理工科的高校都开设了EDA课程，学生通过EDA的学习演练，掌握用EDA技术进行电子电路的设计、《数字电子技术基础》课程的模拟仿真实验，从而为今后从事电子技术设计工作打下基础。

　由于EDA最强的功能是用于电路的设计与仿真，因此称这种软件叫做虚拟电子实验室或电子工作平台。

在任一台计算机上，利用EDA软件均可以创建《数字电子技术基础》虚拟实验室，从而改变传统的教学模式，学生可把学到的《数字电子技术基础》知识，应用EDA仿真软件进行验证。

EDA是一个开放的虚拟电子实验平台。

既有它的优越性，又有它的局限件。

设计人员可以做各种类型的电子线路实验和实际电子产品设计，但不能完全取代最终电路和实物测试，因为实际电子线路，干扰现象是一个不好解决的难题，特别是高频电路。

之所以用EDA模拟仿真，就是在制成实际电路之前能够保证电路有大致正确的参数属性，从而减少设计中不必要的弯路。

在《模拟电子技术基础》学习中，运用EDA仿真软件进行学习，一方面可以验证理论知识，另一方面还可以设置一些故障，先从理论上分析会出现什么问题，然后让应用仿真软件进行仿真，来验证结果，从而拓展我们学生的思维，进一步促进《数字电子技术基础》学习。

因而我们可以看到，对于工程技术人员，合理运用EDA仿真软件，可以节省大量人力、物力，缩短设计周期；对于教师教学，能够理论联系实际，强化学生实践能力，培养出实用型人才

最后，我们应在充分利用前辈们给我们创造的优越条件的同时，本着创新，追求卓越的信念，应吸取更多的科学知识，设计出更多更好的电子软件，为我们今后的创新设计提供更多的优越条件和更多更好的方便。

九:

参考文献

1.《数字电路EDA设计》西安电子科技大学出版社顾斌、赵明忠

2.《数字电子技术基础》阎石主编高教社

3.《电子技术基础（数字部分）》康华光主编高教社

4.《电子线路设计》主编：

谢自美

赣南师范学院2008—2009学年第_一_学期课程论文

课程论文题目：

节日彩灯控制器

设计要求：

本次课程设计要求设计一个16路节日彩灯控制器，能够控制16路彩灯按照节拍进行亮灭，四种花型循环变化。

亮、灭节拍为2s。

每256秒自动转换一种花型。

四种花型的顺序为：

花型1、花型2、花型3、花型4，演示过程循环进行。

四种花型分别是：

花型1：

16路彩灯同时亮灭，亮，灭节拍交替进行。

花型2：

16路彩灯每次8路灯亮，8路灯灭，且亮，灭相间，交替亮灭。

花型3：

16路彩灯先从左至右逐路点亮，到全亮后再从右至左逐路熄灭，循环演示。

花型4：

16路彩灯分成左，右8路，左8路从左至右逐路点亮，右8路从右至左逐路点亮，到全亮后，左8路从右至左逐路熄灭，右8路从左至右逐路熄灭，循环演示。

教师评语：

教师签字：

年月日

行政班级电子科学与技术06级学号__060803017____姓名_陶德富_

选课班级电子科学与技术06级任课教师杨汉祥成绩_________

展开阅读全文