终极彩灯实验报告Word下载.docx

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2.要求

2.1能够根据设计任务和指标要求，综合运用电子技术课程中所学到的理论知识与实践技能独立完成一个设计课题。

2.2根据课题需要选择参考书籍，查阅手册、图表等有关文献资料。

要求通过独立思考、深入钻研综合实验中所遇到的问题，培养自己分析、解决问题的能力。

2.3进一步熟悉常用电子器件的类型和特性，掌握合理选用的原则。

2.4学会电子电路的安装与调试技能，掌握常用仪器设备的正确使用方法。

利用“观察、判断、实验、再判断”的基本方法，解决实验中出现的问题。

2.5学会撰写综合实验总结报告。

2.6通过综合实验，逐步形成严肃认真、一丝不苟、实事求是的工作作风和科学态度，培养学生树立一定的生产观点、经济观点和全局观点。

要求学生在设计过程中，坚持勤俭节约的原则，从现有条件出发，力争少损坏元件。

2.7在综合实验过程中，要做到爱护公物、遵守纪律、团结协作、注意安全。

二、主要内容

共有8个既有学习价值又有一定的实用性和趣味性的设计课题，学生根据自身情况自由选择其中之一。

1.移位寄存器型彩灯控制器

2.智力竞赛抢答器

3.电子拔河游戏机

4.交通信号灯控制器

5.数字电子钟

6.电子密码锁

7.电子秒表

8.数字电子钟（硬件）

三、进度计划

序号

设计（实验）内容

完成时间

备注

1

设计内容讲解、学习资料查找方法

半天

2

发放材料、清点材料、熟悉各种元器件

3

查找资料、设计电路、绘制总体电路草图

1天

4

电路组装并调试或在Multisim上绘制电路图、仿真并调试

2天

5

验收、撰写实验报告

四、设计（实验）成果要求

1.学生根据所选课题的任务、要求和条件进行总体方案的设计，通过论证与选择，确定总体方案；

然后对方案中单元电路进行选择和设计计算；

最后画出总体电路图。

2.预设计经指导教师审查通过后，学生即可向实验室领取所需元器件等材料，在面包板上组装、调试电路，使之达到设计指标要求。

3.在Multisim软件平台上学生可直接设计、仿真和实现，直至达到设计要求。

五、考核方式

综合以下指标评定综合实验总成绩：

优、良、中、及格和不及格。

1.设计方案的正确性与合理性；

2.实验动手能力（安装工艺水平、调试中分析解决问题的能力以及创新精神等）；

3.总结报告；

4.答辩情况（课题的论述和回答问题的情况）；

5.设计过程中的学习态度、工作作风和科学精神。

课题一移位寄存器型彩灯控制器

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，它广泛用于大型灯会、舞台灯光控制、体育馆灯光控制以及节假日灯光装饰中。

实现彩灯控制的方法很多，如用EPROM编程、单片机、纯硬件电路等。

当彩灯路数较少且花型变换较为简单时，可采用移位寄存器进行控制。

一、课程设计（综合实验）的目的与要求

1要求三种变换花型

八路彩灯从左至右顺次渐亮，全亮后逆序渐灭；

循环２次

八路彩灯从中间到两边对称地逐次渐亮，全亮后仍由中间到两边对称地逐次渐灭；

八路彩灯分两半，从左至右顺次渐亮，全亮后则灭；

循环３次

2三种花型先以慢节拍显示一遍,再以快节拍显示一遍,构成一次大循环,然后重复.

二、设计（实验）正文

1、原理框图

彩灯控制器以某种节拍按一定规律改变彩灯的输入电平值，控制彩灯的亮与灭，按预定规律显示一定的花型。

因此彩灯控制器需要一个能够按一定规律输出不同高低电平编码信号的编码发生器，同时还需要编码发生器所要求的时序信号和控制信号。

由于实际应用场合所带彩灯可能是功率较大的白炽灯或其它，因此还需要一定的驱动电路，实验中因采用发光二极管或指示灯，故可省略驱动电路。

彩灯控制器的原理框图如图3.1.1所示。

图1.1彩灯控制器原理框图

2、设计思路

2.1明确设计要求

彩灯控制器的对外接口信号示意图如图10-22所示。

Qh3

彩灯控制器

Qg

Qf

复位信号

接彩灯

Qe

Qd

时钟信号

Qc

Qb

Qa

图10-22彩灯控制器的对外接口信号示意图

设彩灯控制器输出为1时可以点亮彩灯，为0时不能点亮彩灯。

根据原题要求列出彩灯控制器的各花型的状态列表，花型1的状态列表如表10-6所示，花型2的状态列表如表10-7所示，花型3的状态列表如表10-8所示。

表10-9为一次总循环所需要的状态列表，其中加入了第64个状态并规定为清零，是为了使状态总数等于26，以简化控制器电路。

表10-6花型1的状态列表表10-7花型2的状态列表

时钟周期的序号

状态QhQgQfQeQdQcQbQa

00000000

2

10000000

11000000

11100000

11110000

6

11111000

7

11111100

8

11111110

9

11111111

10

11

12

13

14

15

16

00011000

00111100

01111110

11100111

11000011

10000001

表10-8花型3的状态列表

10001000

11001100

11101110

表10-9彩灯控制器一次总循环的状态列表

初始状态

33

34

35

36

37

38

39

40

41

花型2，2遍

9

42

43

44

45

46

47

48

49

花型1，2遍

17

50

18

51

19

52

20

53

花型3，3遍

21

54

22

55

23

56

24

57

25

58

26

59

27

60

28

61

29

62

30

63

31

64

32

2.2确定系统方案和逻辑划分：

1、64节拍产生及快慢分频控制器

2、控制门电路

3、用移位寄存器构成的彩灯信号生成器

2.3128节拍产生及快慢分频控制器的设计

2.3.1一个时钟信号产生电路，其框图如图10-23所示，能通过由IO6（第七位二进制数）、D触发器和门电路构成的二选一数据选择器选择输出某频率的时钟信号或它的二分频信号，并将信号传递给拍产生器和移位寄存器，以此来实现彩灯快、慢共128节拍的控制。

图10-23时钟信号产生电路

2.3.2两个74LS161D芯片作为6位二进制计数器，用于产生64节拍，同时IO6参与数据选择器的构成。

图10-24产生64节拍信号

2．4用移位寄存器构成的彩灯信号生成器

两片74LS194D移位寄存器，如图10-25所示。

74LS194D能左移、右移、清零或并行置零，可满足题目中的要求，两片74LS194D共有8个输出信号，分别控制8路彩灯。

为便于设计，本试验采用同步置零方式实现清零。

图10-25两片74LS194D移位寄存器的接口信号

2.5控制门电路的设计

由控制器的慢节拍或快节拍的64个状态与74LS194D芯片的控制信号对应关系，可以得出表达式

DSL

（2）=1

DSR

（1）=0

利用表达式可连接出控制门电路

三、课程设计（综合实验）总结或结论

1．本实验应用元件比较多，结构较为复杂，每一步都要仔细认真，分块接线检验，否则整个检查十分困难，把握好每个模块是实验的关键。

尤其是连控制电路时，由于连线过多，容易出错。

2．通过这次实验加深了对原器件的认识，对器件的良好应用是实验成功的关键，实验中当有些器件没有，要用现有器件代替。

3．实验中要注意细节，注意芯片的清零功能和置位功能，注意是同步还是异步的。

4．通过几天的努力，在同组的努力和帮助下完成了移位寄存彩灯控制器，认识到实际电路很复杂，通过这次实验对设计电路的认识加深了。

5、对电路的设计分析有了较为明确的了解。

6、第一次在电路设计中利用分频的原理来产生控制信号，对我的启发较大。

四、参考文献

[1]康华光,电子技术基础数字部分（第五版）,高等教育出版社,2006.12

[2]孙淑艳,电子技术时间教学指导书,中国电力出版社,2005.10

附录（设计流程图、程序、表格、数据等）

总电路

64节拍产生及快慢分频控制器（支电路X1）

控制门电路

用移位寄存器构成的彩灯信号生成器（支电路X2）