赣南师院物理与电子信息学院数字电路课程设计报告书
姓名：
班级：电子信息工程1001班
学号：
时间：2012年 6月20日
光控八路循环彩灯的控制电路
1、 课程设计的内容与要求 1.1
本次课程设计是通过光实现八路彩灯循环控制电，彩灯由发光二极管模拟
代替。
1.2该电路在有光照的条件下，没有电源输入，555震荡电路不工作，电路也
没有输出，彩灯不会亮；当没有光照的条件，555开始工作，计数器开始计数，译码器有输出，彩灯自然会循环亮。
2、总体方案的设计
2.1方案比较
方案一：本方案是由555定时器、7490计数器、74138译码器和74ls794移位寄存器组成。7490计数器和74138译码器及74194移位寄存器的时钟信号由555振荡电路提供，改变555的振荡频率，即可改变计数器的计数快慢，即可控制彩灯闪烁快慢，计数器的输出信号输入至74138译码器，由74138译码。根据计数器输出不同的计数结果，即可控制74138译码器译码得到8种不同的输出信号，决定控制彩灯的循环变化。74138的输出接在74198的八个数据输入端，可以控制彩灯的循环移位的方向，即左移和右移。当计数器清零时，可以实现全灭功能。如图1所示。
图1 方案一的框图
方案二：555d 定时器组成的振荡器，其输出的脉冲座位下一极的时钟信号，
计数器是用来累计和寄存输入脉冲个数的时序逻辑部件。在此电路采用十进制的计数分频器CD4017，气内部由计数器及译码器两部分组成，由译码器输出实现对脉冲信号的分配作用。整个电路输出时序就是00、01、02、···、09依次出现与时钟同步的高电平、宽度等于时钟周期。如图2所示。
图2 方案二所得的设计方案
方案三：电路中555定时器组成多谐振荡器，输出一定平率的矩形脉冲。74HC163是同步4位二进制计数器，当输入周期性脉冲信号时，其输出为二进制数形式，并且随着脉冲信号的输入，其输出在0000-1111之间循环变化。通过4线-16线译码器74HC154，其中8条是输出线按照74HC163所加的二进制数依次变成低电平，哪条输出线为低电平，与它相连的发光二极管就亮。因任意时刻，只有1个发光二极管，故所有8个发光二极管直接1个限流电阻。
2.2 方案论证
以上三种方案经比较以后。考虑电路的合理性，我觉得第二种方案更加科学合理，以及方案二不是很复杂就，易观察。并且方案二的器件比较容易买到，便宜。因此我选择方案二。
3.单元模块电路设计
用555做无稳态电路间接反馈型,振荡电阻是连在电源VCC 上的。其中第1个单元电路是应用最广的。第2个单元电路是方波振荡电路。
555的第3端输出给4017让它循环计数: CD4017引脚功能:芯片有10个译码输出Q0～Q9;MR 为清零端,CP0和～CPl 是2个时钟输入端,三个输出端的控制. 0Y1Y2Y 。每个译码输出一般处于低电平,且在时钟脉冲由低到高的上升沿输
出高电平;每个高电平输出维持1个时钟周期;每输入10个时钟脉冲,输出一个进位脉冲,因而进位输出信号可作为下一级计数器的时钟信号.在清零输入端(R)加
高电平或正脉冲时,只有输出端Q0为高电平,其余各输出端都为低电平"0".
3.1 时钟信号发生器
主要用来产生脉冲信号。因为循环彩灯对频率的要求不高，只要能产生高低电平就可以了，且脉冲信号的频率可调，所以可以采用555组成多谐振荡器，其输出脉冲作为下一级的时钟信号。555定时器是一种模拟和数字功能相结合的中规模集成器件。一般用双极性工艺制作的称为555，用CMOS工艺制作的称为7555，除单定时器外，还有对应的双定时器556/7556。555定时器的电源电压范围宽，可在5~16V工作，最大负载电流可达200mA，7555可在3~18V工作，最大负载电流可达4mA，因而其输出可与TTL、CMOS或者模拟电路电平兼容。555定时器成本低，性能可靠，只需要外接几个电阻、电容，就可以实现多谐振荡器、单稳态触发器及施密特触发器等脉冲产生与变换电路。
555定时器构成多谐振荡器，组成信号产生电路接通电源后，VCC通过电阻R1、R2给电容C充电，充电时间常数为（R1+R2），电容上的电压vC按指数规律上升，当上升到VREF1=2VCC/3时，比较器C1输出高电平，C2输出低电平，RS=10，触发器被复位，放电管T28导通，此时v0输出低电平，电容C开始通过R2放电，放电时间常数约为R2C，vC下降，当下降到VREF2=VCC/3时，比较器C1输出低电平，C2输出高电平，RS=01，触发器被置位，放电管T28截止，v0输出高电平，电容C又开始充电，当vC上升到时VREF1=2VCC/3，触发器又开始翻转。如此周而复始，输出矩形脉冲。其电路原理图如3所示。
图3 555多谐震荡电路
按一下运行键后，可看见输出端是出现高低电平交替，时间间隔是由电路中的电容和电阻决定。
脉冲信号发生器是由555定时器连接而成，工作电压为+5v。图4所示是555的引脚排列情况，表1是它的引脚功能。
图4 555的引脚排列
表1 555各个引脚的功能
3.2 CD4017 循环彩灯的功能
CD4017是5位jonhson计数器，具有10个译码输入端，，CP、CR、INH、输入端，时钟输入端的斯密特触发器具有脉冲整形功能，对输入脉冲信号上升和下降时间无限制，INH为我低电平时，计数器在时钟上升沿计数；反之，计数器功能无效，CR为高电平，计数器清零，Jonhson计数器提供快速操作、输入译码选通和无毛刺译码输出，防锁选通。保证了正确的计数顺序，译码输出一般为低电平，只有在对应时钟周期内保持高电平。在每10个时钟输入周期CO信号完成一次进位。并用做多级计数器链下的脉冲时钟。图5是CD4017的引脚排列。表二是CD4017引脚的用途。
图5 CD4017的引脚排列
表2 CD4017的引脚用途
3.3光控部分
3.3.1光敏电阻
光敏电阻是一种特殊的电阻，简称光电阻，又名光导管。常用的制作材料为硫化镉，另外还有硒、硫化铝、硫化铅和硫化铋等材料。这些制作材料具有在特定波长的光照射下，其阻值迅速减小的特性。这是由于光照产生的载流子都参与导电，在外加电场的作用下作漂移运动，电子奔向电源的正极，空穴奔向电源的负极，从而使光敏电阻器的阻值迅速下降。光敏电阻器是利用半导体的光电效
应制成的一种电阻值随入射光的强弱而改变的电阻器；入射光强，电阻减小，入射光弱，电阻增大。光敏电阻器一般用于光的测量、光的控制和光电转换（将光的变化转换为电的变化）。常用的光敏电阻器硫化镉光敏电阻器，它是由半导体材料制成的。光敏电阻器的阻值随入射光线（可见光）的强弱变化而变化，在黑暗条件下，它的阻值（暗阻）可达1~10M欧,在强光条件（100LX）下，它阻值（亮阻）仅有几百至数千欧姆。光敏电阻器对光的敏感性（即光谱特性）与人眼对可见光（0.4~0.76）μm的响应很接近，只要人眼可感受的光，都会引起它的阻值变化。设计光控电路时，都用白炽灯泡（小电珠）光线或自然光线作控制光源，使设计大为简化。光敏电阻的工作原理是基于内光电效应。在半导体光敏材料两端装上电极引线，将其封装在带有透明窗的管壳里就构成光敏电阻，为了增加灵敏度，两电极常做成梳状。用于制造光敏电阻的材料主要是金属的硫化物、硒化物和碲化物等半导体。通常采用涂敷、喷涂、烧结等方法在绝缘衬底上制作很薄的光敏电阻体及梳状欧姆电极，接出引线，封装在具有透光镜的密封壳体内，以免受潮影响其灵敏度。在黑暗环境里，它的电阻值很高，当受到光照时，只要光子能量大于半导体材料的禁带宽度，则价带中的电子吸收一个光子的能量后可跃迁到导带，并在价带中产生一个带正电荷的空穴，这种由光照产生的电子—空穴对了半导体材料中载流子的数目，使其电阻率变小，从而造成光敏电阻阻值下降。光照愈强，阻值愈低。入射光消失后，由光子激发产生的电子—空穴对将复合，光敏电阻的阻值也就恢复原值。在光敏电阻两端的金属电极加上电压，其中便有电流通过，受到波长的光线照射时，电流就会随光强的而变大，从而实现光电转换。光敏电阻没有极性，纯粹是一个电阻器件，使用时既可加直流电压，也加交流电压。半导体的导电能力取决于半导体导带内载流子数目的多少。
通过光敏电阻的特性，我们需要把他与电阻与UA741构成反向比例放大器。来实现光控。当绝缘胶布盖上光敏电阻我们的循环彩灯不会亮。如6图所示光敏电阻。
图6 光敏电阻
3.3.2 UA741的功能测试
宽范围的共模电压和无阻塞功能可用于电压跟随器。高增益和宽范围的工作电压特点在积分器、加法器和一般反馈应用中能使电路具有优良性能。
（1）无频率补偿要求；
（2）短路保护；
（3）失调电压调零；
（4）大的共模、差模电压范围；
（5）低功耗。
如7图所示UA741的管脚图.以及表3所示的功能表
图7 所示UA741的管脚图
表3 UA741的引脚用途
4.电路参数计算与设计
4.1 脉冲信号的参数设计
脉冲这部分我们是用555构成的多谐振荡器。由于我要产生1s的脉冲信号，有公式可得： T1=R1Cln2
T2=2R2Cln2
T=(R1+2R2)Cln2
我们选定电源VCC是5V 。设定电容是10UF。因为T为1S。
(R1+R2)Cln2= 1
解得 R1 = 1/3CIn2,C=10uf.
R1=R2=48K.
我选择R1=50K电阻R2 为50K的电位器。
4.2 CD4017部分
由于我门采用的是5V 电源电压。一般产生太大的电流会把LED彩灯烧掉。所以我们要串上电阻。一般电流控制在10maA 左右。
R = V/I = 5V/0.01 = 500欧
只要在500欧左右就可以。因此我们选用470欧的电阻。
4.3光控部分
由于我们选用的光敏电阻一般的4K至8K欧。所以我们需要采用放大器根据反向比例运算电路我们取电阻为10k与光敏电阻串联。因为我们选用来反向比例运放电路，所以我们需要用一个9013的放大电路实现。由于所能承载的电流与电压不同，所以我们需要在UA741的输出端与三极管的基极串上一个100kz电阻。并且在三极管的集电极上串上一个2K的电阻。
5.总原理图以及元件清单
5.1 循环彩灯的总原理图
如下图8所示总原理图以及图9的仿真波形图
图8 光控八路循环彩灯总原理图
图9 电路仿真波形图
5.2 元件清单
下表4是元件清单
表4 元件清单
6.电路的安装以及调试
6.1 安装部分
根据设计好的电路图，首先先布好局来进行焊接电路板。
[1]、大电解电容的正负极不能接反；
[2]、uA741、555、CD4017的各管脚不能接错；
[3]、三极管的三个管脚一定要分清楚：
[4]、发光二极管的正负极要辨清；
[5]、焊时拉线要直，焊点应均匀。
[6]、在焊接的时候我们不能有裸线的飞线。
6.2电路的调试
[1]、将电路板的正负极分别接上5v的电压。
[2]、将光敏电阻用绝缘胶布贴上，使它与光不接触，观察其灯亮暗现象。
[3]、将绝缘胶布撕开，观察灯亮按。
7.测试性能以及误差分析
7.1 性能测试
现象：将绝缘胶布贴上，八盏循环彩灯依次亮。
将绝缘胶布撕开，八盏灯不亮。
7.2 误差分析
因为我们所加的电源不稳定，所以亮暗程度时间上把握的不是很好。
由于我们焊接的时候没有焊接的很好，也导致时间上有差异。
发光二极管由于他们的质量不是很好，导致灯不是很亮。
我设计的参数不是很合理也导致现象上有误差。
光敏电阻我应该改成光敏二极管或者光敏三极管。
8.设计体会
这次课程设计与以前的不一样，大家都是一个人一个题目，对我们的要求更高了，独立性也体现出来了。当然这次课程设计主要是运用数字电路逻辑设计的一些相关知识，这就离不开我们对数字电路课程知识的再学习。这样的回顾让我对知识的理解更加透彻，对后来的快速设计起了很好的铺垫作用。而且还参考了数字电路实验指导书，查看我这个课程设计的光控八路循环彩灯都需要些芯片才能实现其功能。
在这次课程设计当中我有许多心得体会，第一，在仿真电路的时候，我怎么都仿真不出来，我就将示波器加在脉冲信号的输入与输出端，看其脉冲的出现情况，我发现脉冲过来的时间很慢。我查看了资料，原来是我们设计的真是的电路板，运用实验箱上的电路板脉冲时间是1s.但是仿真软件当中时间555的脉冲信号的1ms，所以我门看不到脉冲的到来，因此也就看不到灯亮。。后来我把仿真
软件当中的时钟信号脉冲改小了，之后据实现了功能。从这件事情当中我觉得我对仿真软件还不是运用的很熟悉。
在焊电路板的时候，由于很久没有焊接了，很不熟悉，这块电路板是我的第二块，前面那块焊接的很难看，飞线还有裸线，很不安全，还不能将功能实现。于是我就重新焊接了一块电路板。在焊接的时候我觉得细心很重要，每一个管脚有什么用途一定要把握，在焊接的开始我们就要将元件布局好，不然位置就不知道怎么排版好看，太紧凑不好看，所以要事先布局好。在焊接的时候要注意不能有太多裸线在放置原件的一面。并且在排列发光二极管的时候要注意正负极，不能接反了。在焊接过程中，我把三极管9013与9014弄混淆了，导致灯光没有亮，9014是功率更大的器件在和UA 741 的同时我们需要介个比较大的电阻，大概是100K 。如果是9013，可以在100k的电阻的基础上并上2k的电阻。同时我的光控效果不是很好，我应该下次将光敏电阻改成光敏二极管或者三极管。这样光控效果应该就还行。
从电路图的设计、实现、仿真、实验报告，都是自己思考和动手。在这数电课程设计过程中，不仅仅让我们动了手动了脑，更让我们体会到了理论与实践相结合的重要性，凭空的理论是站不住脚跟的，需要时间来验证。但我们又不得不承认理论的重要性，理论是前提，我们必须打好基础。
通过自身的不断努力，无论是思想上，学习上还是工作上，都取得了长足的发展和巨大的收获，现将工作总结如下：思想上，学会了用科学的精神去解决问题。很多事情看起来是很简单的问题，但实际做起来去会发现有许多奥妙！这是因为其中蕴含着许多科学的问题。运用科学的方法去解决问题，这是我这次设计给我带来的思想上的改变。，努力按要求完成了任务，提高了自己的综合思考能力和动手实践能。经过这段时间的实践是检验真理的唯一标准，当然也是检验学习成果的标准。在经过一段时间的学习之后，我们需要了解自己的所学应该如何应用在实践中，因为任何知识都源于实践，归于实践，所以要将所学的知识在实践中来检验。
9.参考文献
[1] 康光华，邹寿彬，秦臻电子技术基础（数字部分）[ M ]高等教育出版社，2009
[2] 西华大学电工电子技术实验指导书[ M ]电工电子实验实习中心，2009
[3] 林涛四位双向移位寄存器74194使用中存在的问题及原因分[ J ]2006,16:144-145
[4] 邹全华基于555定时器的电子实训项目设计[ J ]2007,1:42-13
[5] 康裕荣，康向东论带缓冲器的CMOS与非门电路 2010
[6] 朱挺，吴训威双边沿移位寄存器的设计原理及应用 [ J ]2004，1:2-3
[7] 应李俊，曾奕平，王一简易多功能计数器[ J ] 2008，9
[8] 张展培，冼志敏，黄云 555定时器构成的多谐振荡器[ J ]2009
[9] 康华光陈大钦. 《电子技术基础》（第四版）[M]. 高等教育出版社.1987
[10] 谢自美. 《电子线路设计.实验.测试》（第三版）[M] 华中科技大学出版社. 2006 [11] 江国强蒋艳红《现代数字逻辑电路实验指导》 [M] 电子工业出版社
物理与电子信息学院数字电路课程设计成绩评定表专业：班级：学号: 姓名：
课程设计报告 题目：基于Multisim的LED 循环彩灯设计与仿真课程名称：电子技术课程设计 学生姓名：程娅 学生学号：1414020205 年级：2014级 专业：电子信息工程 班级：2班 指导教师：王丽 电子工程学院制 2016年5月
基于Multisim的LED循环彩灯设计与仿真 学生：程娅 指导教师：王丽 电子工程学院电子信息工程专业 1 课程设计的任务与要求 1.1 课程设计的任务 (1)综合应用数字电路知识设计一个交通灯控制器。了解各种元器件的原理及其应用。 (2)深入了解交通灯的工作原理。 (3)锻炼自己的动手能力和实际解决问题的能力。 (4)掌握multisim软件的操作并对设计进行仿真。 (5)通过本设计熟悉中规模集成电路进行时序电路和组合电路设计的方法，掌握彩灯循环控制器的设计方法。 1.2 课程设计的要求 (1)有十只LED，L0 (9) (2)显示方式： ①先奇数灯依次亮； ②再偶数灯依次亮； ③依次循环变化。 (3)显示间隔0.5s，1s可调。 2 LED循环彩灯系统方案制定 2.1 LED循环彩灯电路设计的原理 多谐振荡器是产生矩形脉冲的典型电路，常用来做脉冲信号源。多谢振荡器没有输入端，接通电源便自激振荡。多谢振荡器起振之后，电路没有稳态，只有两个暂稳态，他们交替变化，输出连续的矩形脉冲信号。 用555定时器构成的多谢振荡器，先用555定时器构成施密特触发器，然后将施密特触发器的输出端经RC积分电路接到施密特触发器的输入端。可以通过调节RC的大小来产生所需周期大小的脉冲信号。 2.2 LED循环彩灯电路的设计方案
根据设计要求，可画出此电路的整体框架图，如图1所示。 图1 系统实现流程 3 单元电路设计与分析 3.1 各功能模块的电路设计 （1）振荡电路 主要用来产生时间基准信号（脉冲信号）。因为循环彩灯对频率的要求不高，只要能产生高低电平就可以了，且脉冲信号的频率可调，所以采用555定时器组成的振荡器，其输出的脉冲作为下一级的时钟信号，电路如图2所示。 图2 振荡电路
多功能彩灯控制器设计 目录 一、设计任务及要求----------------------------------------------------------------------- 二、设计方案-------------------------------------------------------------------------------- 三、电路元件参数计算-------------------------------------------------------------------- 四、振荡器的使用（555）--------------------------------------------------------------- 五、译码器的选用（74138）------------------------------------------------------------ 六、计数器的选用（73160）------------------------------------------------------------ 七、彩灯的控制----------------------------------------------------------------------------- 八．设计原理电路-------------------------------------------------------------------------- 九．电路仿真波----------------------------------------------------------------------------- 十．元件列表-------------------------------------------------------------------------------- 十一．故障分析与改进------------------------------------------------------------------ 十二．心得体会-----------------------------------------------------------------------------
数电课程设计题目选 一、设计并制作一数字式温度计 〖基本要求〗采用电桥法，利用PT~100热电阻对0~200℃测温范围进行测量并送LED 数码管显示，要求测量分辨率为0.1℃,数据测量间隔时间为5秒。 〖提高要求〗1)针对不同的铂热电阻讨论不同的温度信号测量办法 2)利用电路对测温电路进行非线性校正，提高测温精度(电路非线性校正和EPROM 查表法非线性校正两种方法) 3)讨论误差的形成因素和减少误差的措施 4)进行简单的温度开关控制 〖参考原理框图〗系统参考原理框图如下： 〖主要参考元器件〗 MCl4433(1)，LM324(1)，七段数码管(4)，CD4511(1),MC1413(1),铂热电阻使用普通 精密电位器代替。 二、十二小时电子钟 〖基本要求〗利用基本数字电路制作小时电子钟，要求显示时分秒；并能实现校时和校分的功能。 〖提高要求〗1)针对影响电子钟走时精度的因素提出改进方案 2)增加日期显示 3)实现倒计时功能 4)整点报时(非语音报时) 5)定时功能 〖参考原理框图〗： 〖主要参考元器件〗：CD4060，74LS74，74LS161，74LS248 电桥电路 供电电路 时钟电路 放大电路 A/D 转换 显示电路 时校 分校 秒校 24进制时计数器 单次或连续的脉冲 60进制分计数器 分频器 60进制秒计数器 译码电路 晶体振荡器 显示电路 译码电路 显示电路 显示电路 译码电路
三、电平感觉检测仪 〖基本要求〗：采用光电式摇晃传感器，其检测范围为±90℃，每摇晃一度传感器就输出一个脉冲信号给计数单元，在给定时间内测量到的脉冲数目就能表明该人的电平感觉，测试时采用头戴式传感器、闭上双目，单脚立地：保持静止，开始测试。定时时间为1分钟 〖提高要求〗 〖参考原理、框图〗： 〖主要参考元器件〗CD4060，555，74LS74 四、便携式快速心律计 基本要求〗利用数字电路制作一便携式快速心律计，用于在较短时间内测量脉搏跳动速率：并使用LED 显示。 〖提高要求〗1）提高测量精度的方法 2)设计能比较准确测量1S 内心跳的电路 〖参考原理框图〗 〖主要参考元器件〗CD4060，4528，4518；4511，14526 五、数字式定时开关 〖基本要求〗设计并制作一数字式定时开关，此开关采用BCD 拨盘预置开关时间，其最大定时时间为9秒，计数时采用倒计时的方式并通过一位LED 数码管显示。此开关预置时间以后通过另一按钮控 制并进行倒计时，当时间显示为0时，开关发出开关信号，输出端呈现高电平，开关处于开态，再按按钮时，倒计时又开始。计时时间到驱动扬声器报警。 〖提高要求〗 l)输出部分加远距离(100m)继电器进行控制 2）延长定时时间 3)探讨提高定时精度的方法 〖参考原理框图〗 外部操作开关 〖主要参考元器〗：CC4511,CC14522,CD4060 传感器 基准时间产生电路 倍频器 放大与整形 控制电路 计数译码 显 示电 路 秒脉冲发生器 计时器 译码显示 控制电路 报警电路
湖南工业大学课程设计 资电气与信息工程 料袋 学院（系、部) 2012-2013 学年第一学 期 课程名称电子设计与制作指导教师xx职称讲师 学生姓名x专业班级电信093学号094012003xx 题目循环彩灯的设计与制作 成绩起止日期2012 年11月19日～2012年11月30 日
湖南工业大学 课程设计任务书 2012-2013学年第一学期 电气与信息工程学院（系、部）电子信息工程专业093班级 课程名称：设计题目： 电子设计与制作循环彩灯的设计与制作 完成期限：2012 年11月19日～2012年11月30日共2
指导教师（签字）：年月日 系（教研室）主任（签字）：年月
日 电子技术课程设计 设 计说明 书 循环彩灯的设 计与制作 起止日期： 2012 年 11 月 19 日～2012 年 11 月 30 日 学 生姓 名 班 级 学 号 成 绩 指 导教 师 ( 签 字 ) xx 电 信 093 xx
电气与信息工程学院（部） 2012年11 月2 日 1、设计任务及要求 要求设计一个循环彩灯，采用8个LED，实现顺序/逆序流水，LED交替频率可调。自行设计电源部分，为电路板提供直流电源。自行设计信号发生部分，为电路板提供工作频率。根据技术指标进行循环彩灯总体方案设计，说明设计思路，选择相应的元器件型号，列出元器件清单，介绍主要芯片的功能，介绍各具体单元电路设计，画出完整的电路原理图、PCB图。 2、设计思路 循环彩灯主要由桥式变压器、整流电路、滤波电路、稳压电路、555定时器、74ls193计数器、3-8译码器等部分组成。首先是将220V交流电通过变压器转换成较小的交流电，通过桥式整流将电压加到直流负载上从而输出直流电压，通过滤波稳压从而实现其稳定的5V直流电压，使555定时器通过调节滑动变阻器实现秒脉冲震荡器，加到计数器的加法或者减法脉冲端口实现8进制计数，通过译码器从而实现循环彩灯功能。 3、各单元电路说明 1>开关模块 通过可调式电阻来控制电压输入，接通时发光二极管D9点亮。 2>电源电路模块
课程设计报告 课程: 数字电路 题目:八路彩灯控制器的设计 院系: 物理与电子信息学院 专业: 2011级电子信息科学与技术 学号: 20111302031 姓名: 李俊 完成日期: 2008 年 6 月 22 日
摘要：本次八路彩灯电路的制作主要采用74LS194芯片接成扭环形结构的移位寄存器来实现，通过555定时电路组成多谢振荡电路。整个电路主要由移位寄存器、控制电路、脉冲发生器构成8个彩灯的循环控制，并且可以组成多种花型。关键词：控制、循环、555定时电路 一、设计内容与设计要求 1.设计目的 ⑴学会将一个实际情况抽象为逻辑电路的逻辑状态的方法。 ⑵掌握计数、译码、显示综合电路的设计与调试方法。 ⑶掌握实际输出电路不同要求的实现方法。 2.设计任务 八路彩示系统，该系统实现以下功能： ⑴八路彩灯从左向右逐次渐亮，间隔为1秒。 ⑵八路彩灯从右向左逐次渐灭，间隔为1秒。 ⑶八路彩灯同时亮，时间为0.5秒，然后同时变暗，时间为0.5秒，反复4次。 3.设计要求 ⑴确定总体设计方案画出总方框图，确定各单元电路的功能，进行单元电路的设计，画出逻辑图。 ⑵选择元器件型号。 ⑶画出总逻辑图和装配图，并在实验板上组装电路。 ⑷进行电路调试，使其达到设计要求。 ⑸写出总结报告。 4.参考器件 555定时器、计数器、双向移位寄存器、显示译码管、数码显示管、发光二极管及一些门电路等。 二、总体设计思路 根据课程设计课题要求，要实现本系统，需要设计时钟脉冲产生电路，循环控制电路和彩灯花样输出电路。时钟脉冲产生电路由74LS163分频实现，循环控制电路由74LS163和74LS10实现，彩灯花样输出电路由74LS194和相关逻辑电路实现。 三、总体设计原理 1.基本原理 由设计要求出发可知彩灯的三个节拍可以用移位寄存器74LS194实现，通过控制S0和
《数字电子技术基础》课程设计报告 设计题目：彩灯循环控制器的设计 专业： 班级： 姓名： 学号： 指导教师: 设计日期： 2014 年 6 月
课程设计评审意见 （1）设计阶段（30分）——硬件电路运行情况 优（）、良（）、中（）、一般（）、差（）； （2）报告（60分）——对于课程设计报告撰写的整体评价 优（）、良（）、中（）、一般（）、差（）； （3）平时表现（10分）——课程设计过程中的表现 优（）、良（）、中（）、一般（）、差（）； 总评分数： 优（）能很好地完成数字电子课程设计的任务，制作的电路板达到设计要求，课程设计报告能对设计内容进行全面、系统的总结，并能运用学过的数字电子技术理论知识对某些问题加以分析。态度端正，课程设计期间无违纪行为。 良（）能较好地完成数字电子课程设计的任务，制作的电路板达到设计要求，课程设计报告能对设计内容进行比较全面、系统的总结。考核时能较圆满地回答老师提出的问题，态度端正，课程设计期间无违纪行为。 中（）能够独立完成课程设计的任务，制作的电路板达到规定的主要要求，课程设计报告能对设计内容进行比较全面的总结，在考核时能正确地回答主要问题，态度端正，课程设计时无违纪行为。 一般（）课程设计过程中态度基本端正，能够完成课程设计的任务，提交电路板，能够完成报告，内容基本正确；但不够完整、系统，考核中能回答主要问题。 差（）课程设计过程中表现不佳，未能完成课程设计要求的内容。 评阅人： 2014年6月25日注： 优（90－100分）、良（80－89分）、中（70－79分）、一般（60－69分）、差（60分以下）
目录 引言 (1) 第一部分：设计方案设计 (2) 1.1方案选 择： (2) 1.2功能设计及分析 (2) 1.2.1 时钟信号功能设计............................................... 错误！未定义书签。 1.2.2 花型控制功能设计 (2) 1.2.3 花型演示功能设计 (3) 1.3 原理图总图及说明 (4) 第二部分：硬件调试总结 (5) 2.1 元器件清单及说明 (5) 2.2 硬件调试 (9) 第三部分：总结 (10) 3.1 设计小结 (10) 3.2 心得体会 (11) 参考文献 (11) 附录 (12)
目录 第一章总体设计 (5) 1.1设计目的 (5) 1.2设计任务与要求 (5) 1.3基本工作原理 (5) 1.4设计方案 (5) 第二章单片机简介 (6) 2.1单片机结构 (6) 2.2单片机的封装形式、引脚定义及功能 (7) 2.3单片机的工作原理 (8) 2.4 CPU的工作原理 (8) 2.5存储器结构 (9) 2.6 CPU时序及时钟电路 (10) 2.7复位操作 (12) 第三章硬件设计 (14) 3.1整体硬件接结构 (14) 3.2功能模块电路 (14) 3.3系统硬件原理电路图 (16) 第四章软件设计 (17) 4.1软件总体结构设计 (17) 4.2各功能模块设计 (18) 总结与心得 (25) 参考文献： (26)
第一章总体设计 1.1设计目的 1)了解单片机的基本原理及相关的简单应用。 2)掌握用单片机设计系统的一般步骤。 3)了解LED数码管的基本知识和驱动方法。 4)掌握单片机系统各个组成部分的作用以及分布位置。 5)学会运用单片机的硬件资源。 1.2设计任务与要求 8个彩灯的控制电路的任务为：用AT89S51单片机设计设计一个8个彩灯控制电路。要求：完成以下花形变化： 1) 从左到右依次点亮，8个灯全亮；从右到左依次熄灭，8个灯全灭。时间节拍为1秒。 2)从两边向中间依次点亮，8个灯全亮；从中间向两边依次熄灭，8个灯全灭。时间节拍为1秒。 3)循环往复，用LED管模拟彩灯。 4)用汇编语言编程，用proteus仿真。 1.3基本工作原理 此次使设计一个能控制八路彩灯的控制器，其中彩灯用发光二极管模拟。由P1.6和P1.7口控制电路启动与停止，根据彩灯的亮灭要求，利用数据指针查表，将查到的内容送给P2口进行显示，然后调用1s延时程。若查到的内容为跳出代码就重新开始循环。 1.4设计方案 软件方面：通过汇编语言编程实现不同要求的状态，由延时程序实现1秒的延时时间。硬件方面：彩灯启动与停止由P1.6和P1.7口进行控制，彩灯的显示状态由AT89C51的P2口输出显示。芯片的控制由AT89C51的外接晶振和复位电路进行控制。
一．设计目的及要求 1.1 课程设计的目的 1、巩固和加强《数字电子技术》课程的理论知识。 2、掌握电子电路的一般设计方法，了解电子产品研制开发过程。 3、掌握电子电路安装和调试的方法及其故障排除方法，学会用ewb 软件或multisim软件对电路仿真。 4、通过查阅手册和文献资料，培养独立分析问题和解决问题的能力。 5、培养创新能力和创新思维。 1.2 要求 用中规模集成电路实现6路彩灯控制电路，主要用计数器、译码器、移位寄存器等芯片集成，实现以下5种演示花型： 花型1：6路彩灯同时亮； 花型2：6路彩灯同时灭； 花型3：6路彩灯从左至右逐路点亮； 花型4：6路彩灯左侧三个全亮，同时右侧三个全灭； 花型5; 6路彩灯右侧三个全亮，同时左侧三个全灭；
要求彩灯亮、灭一次的时间可调，花型转换的顺序为：花型1、花型2、花型3、花型4，花型5、花型1······且电路有复位控制，复位按钮闭合时彩灯循环输出，按钮断开彩灯熄灭。 二、设计方案的选择和电路框图 2.1 题目分析 我们设计的流水灯实际上是主要使用一个555定时器、一个74LS160，一个74LS42和两个74HC194，这四个芯片对,6个彩灯进行控制，产生循环控制的效果。 2.2题目设计 花型1,111111；花型2,000000；花型3,100000——010000——001000——000100——000010——000001；花型4,111000；花型5,000111。用74HC194移位寄存器来实现。用74LS42译码器来实现对194的控制，实现194的清零，并行输入，以及右移。用74LS160十进制计数器控制42译码器的输出，555定时器根据滑动电阻的调节来实现输出时钟脉冲周期的不同从而控制160计数的快慢，也就实现了彩灯闪烁时间的可调。 2.3 结构框图
《单片机原理及应用》课程设计报告 题目：彩灯循环系统 专业：电子信息工程 班级： 学号： 姓名： 指导教师：
一．实验目的： 《单片机原理与接口技术》课程实习安排在该课程理论教学结束后进行。其目的是通过实习，使学生进一步弄懂所学到的课本知识，巩固和深化对单片机的结构、指令系统、中断系统、键盘/显示系统、接口技术、系统扩展、定时/计数控制、程序设计、应用开发等基本理论知识的理解，提高单片机应用技术的实践操作技能，掌握单片机应用系统设计、研制方面的一般方法，培养利用单片机进行科技革新、开发和创新的基本能力、为毕业后从事和单片机相关的工作打下一定的基础。 二．实验内容： 通过8051单片机实现彩灯循环 三．实验过程： 1.引言 随着人们对房屋的装饰需要彩灯，在许多城市可以看到彩色霓虹灯。LED彩灯由于其丰富的灯光色彩，便宜的造价以及控制简单等特点而得到了广泛的应用，用彩灯来装饰街道和城市建筑物已经成为一种时尚。但目前市场上各式样的LED彩灯控制器大多数用全硬件电路实现，电路结构复杂、电路复杂、功率损耗大等缺点。此外从功能效果上看，亮灯模式少而且样式单调，缺乏用户可操作性，。。 本方案提出了一种基于8051单片机的彩灯控制方案，实现对LED彩灯的控制。本方案以8051单片机作为主控核心，在主控模块上设有3个按键和8个码LED显示灯，根据需要可以编写若干种亮灯模式，利用其内部定时器T0实现一个基本单位时间为1 ms的定时中断，根据各种亮灯时间的不同需要，在不同时刻输出灯亮或灯灭的控制信号，然后驱动各种颜色的灯亮或灭。与普通LED 彩灯相比，具有体积小、价格低、低能耗等优点。 2.8051单片机引脚功能介绍 首先我们来连接一下单片机的引脚图，如果，具体功能在下面都有介绍。单片机的40个引脚大致可分为4类：电源、时钟、控制和I/O引脚。 ⒈电源: ⑴ VCC - 芯片电源，接+5V； ⑵ VSS - 接地端； ⒉时钟:XTAL1、XTAL2 - 晶体振荡电路反相输入端和输出端。
目录 摘要 (2) 第一章系统组成及工作原理 (3) 总体设计思路 (3) 基本原理 (3) 电路框图 (3) 第二章循环发光器的系统组成 (4) ) 555定时电路产生时钟脉冲 (5) 移位寄存器 (6) 方案二 74LS138及192的功能 (7) 第三章循环电路的总体设计 (8) 74LS194组成的电路 (9) 74LS138及74LS192组成的电路 (11) 第四章实验结果的调试及检测 (13) 调试使用的主要仪器 (15) ! 调试技巧的方法 (15) 调试中出现的故障、原因及排除方法 (15) 第五章总结 (17) 第六章附录 (18) 附录一 (18) 附录二 (18) 附录三 (19)
[ 摘要 本次循环控制彩灯电路的制作主要采用74LS194芯片接成扭环形结构的移位寄存器来实现，通过555定时电路组成多谢振荡电路。整个电路主要由移位寄存器、控制电路、脉冲发生器构成8个彩灯的循环控制，并且可以组成多种花型。本次主要为全亮全灭，及左右移动的功能。 关键词：控制、循环、555定时电路 < ）
， 彩灯循环控制电路的设计与制作 第一章系统组成及工作原理 总体设计思路 根据课程设计课题要求，要实现本系统，需要设计时钟脉冲产生电路，循环控制电路和彩灯左右移，及全灭全亮功能输出电路。时钟脉冲产生电路由555定时电路组成多谐振荡触发器产生连续始终脉冲，循环控制电路采用74LS194实现。方案二中，主要是采用二进制译码器74LS138及中规模集成电路74LS192实现彩灯的循环控制。 基本原理 本次实验主要是通过两片双向移位寄存器74LS194来实现彩灯电路的循环控制，通过555定时电路来产生连续时钟脉冲进行信号的输入，由外围开关控制信号的移动方向，实现左移，右移，及全灭全亮功能。 ' 框图 -
课程设计说明书 课程设计名称：数字电路课程设计 课程设计题目：四花样彩灯控制器 学院名称：信息工程学院 专业：通信工程班级：110422 学号：姓名：陈粤龙 评分：教师： 20 13 年9 月23 日 数字电路课程设计任务书20 12 －20 13 学年第 1 学期第19 周－20周 题目四花样彩灯控制 内容及要求 (1) 彩灯一亮一灭,从左向右移动 (2) 彩灯两亮两灭，从左向右移动 (3) 四亮四灭，从左向右移动 (4) 从1～8从左到右逐次点亮，然后逐次熄灭 (5) 四种花样自动变换。 进度安排 1.?布置任务、查阅资料、选择方案、领仪器设备：2天 2.?仿真、画PCB线路图：2天 3.?领元器件、制作、焊接：3天 4.?调试：2天 5.?验收：1天 6.?提交报告：2013-2014学年第一学期?2-3周 学生姓名：陈粤龙
注：1、此表一组一表二份，课程设计小组组长一份；任课教师授课时自带一份备查。 2、课程设计结束后与“课程设计小结”、“学生成绩单”一并交院教务存档。 前 言 彩灯控制器有着非常广泛的运用，如：LED 彩灯，音乐彩灯控制器，二维彩灯控制器等等，现简单介绍如下： 随着人们生活环境的不断改善和美化，在许多场合可以看到彩色霓虹灯。LED 彩灯由于其丰富的灯光色彩，低廉的造价以及控制简单等特点而得到了广泛的应用，用 彩灯来装饰街道和城市建筑物已经成为一种时尚。但目前市场上各式样的LED 彩灯控制器大多数用全硬件电路实现，电路结构复杂、功能单一，这样一 指导时间:2周 指导地点： E610 任务下达 2013年 9月 22日 任务完成 2013 年 9 月 25日 考核方式 1.评阅 □ 2.答辩 □ 3.实际操作□ 4.其它 □ 指导教师 系（部）主任 摘 要 彩灯控制器在我门日常生活中有重要的运用，如广告牌的设计和节日彩灯的设计都能运用到它的原理。本次设计的四花样彩灯控制器是其中较简单的，但这是进行复杂设计的基础。 本次课程设计要设计一个四花样彩灯控制器。首先要分析设计要求，从要实现四花样入手推导出要使用的芯片。可通过八位右移寄存器74LS164实现八个彩灯的向右移动，从它的右移输入端输入四种码来实现它的四种花样。根据四种花样确定这四种码，可通过模十六计数器74LS161的输出端接与门74LS08和非门74LS04产生。要实现彩灯的自动转换，把四种码输入四选一数据选择器74LS153的四个输入端，它的地址输入端接双D 触发器74LS74的两个输出端，74LS74可产生四种循环的状态，从而实现彩灯的自动转换。时钟信号由两个555产生，一个产生周期为0.721秒的矩形脉冲控制模十六计数器74LS161和八位右移寄存器74LS164,另一个产生周期为14.01秒的脉冲控制双D 触发器。当彩灯完成一种花样时，双D 触发器输出状态改变，数据选择器选择另一种码输出，彩灯变为下一种花样，直到完成四种花样再循环变化。 经实验验证，所设计的四花样彩器能完成四花样变换，每一种花样循环两次，四种花样不断循环。 关键字：时钟脉冲 分频 自动转换 控制器 数据选择器
循环彩灯控制电路的设计 一、课程设计的目的 1、巩固和加强《数字电子技术》课程的理论知识。 2、掌握电子电路的一般设计方法，了解电子产品研制开发过程。 3、掌握电子电路安装和调试的方法及其故障排除方法，学会使用multisim 软件对电路仿真。 4、通过查阅手册和文献资料，培养独立分析问题和解决问题的能力。 5、培养创新能力和创新思维。 二、任务的描述 用中规模集成电路实现节日彩灯控制电路，主要用计数器、译码器、数据分配器和移位寄存器等芯片集成，本次设计特点是用双色发光二极管，能发出红色和绿色两种色光。有以下四种演示花型： 花型1: 16路彩灯同时亮灭,亮、灭节拍交替进行。能花型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。 要求彩灯亮、灭一次的时间为2秒，每256秒自动转换一种花型。花型转换的顺序为：花型1、花型2、花型3、花型4，演出过程循环演示。 三、设计任务分析 根据任务要求，可将这次任务分成两部分，一部分是输出部分即数据子系统，可用移位寄存器实现外加一个定时器；另一部分是控制电路部分要用数据选择器。 四、具体设计过程的描述 根据彩灯的亮灭规律，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2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。 将整个系统分为数据子系统和控制子系统，根据它们各自的不同功能划分，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。
EDA课程设计 设计题目: 基于VHDL的8路彩灯控制器设计 一、课程设计的目的 1．熟悉QuartusⅡ软件的使用方法,使用VHDL 文本输入设计法进行任务设计。 2．增强自己实际动手能力,独立解决问题的能力。 3．经过课程设计对所学的知识进行更新及巩固. 二、课程设计的基本要求 本次课程设计是设计一个8路彩灯控制器, 能够控制8路彩灯按照两种节拍, 三种花型循环变化。设计完成后, 经过仿真验证与设计要求进行对比, 检验设计是否正确。 三、课程设计的内容 编写硬件描述语言VHDL程序, 设计一个两种节拍、三种花型循环变化的8路彩灯控制器, 两种节拍分别为0.25s和0.5s。三种花型分别是: ( 1) 8路彩灯分成两半, 从左至右顺次渐渐点亮, 全亮后则全灭。 （2）从中间到两边对称地渐渐点亮, 全亮后仍由中间向两边逐次熄灭。 （3）8路彩灯从左至右按次序依次点亮, 全亮后逆次序依次熄灭。 四、实验环境
PC机一台; 软件QuartusⅡ6.0 五、课程设计具体步骤及仿真结果 1、系统总体设计框架结构 分频模块: 把时钟脉冲二分频, 得到另一个时钟脉冲, 让这两种时钟脉冲来交替控制花型的速度。 二选一模块: 选择两种频率中的一个控制彩灯的花型。 8路彩灯的三种花型控制模块: 整个系统的枢纽, 显示彩灯亮的情况。 2、系统硬件单元电路设计 1.分频模块设计 实验程序: library ieee; use ieee.std_logic_1164.all; entity fenpin2 is port( clk:in std_logic; clkk:out std_logic); end fenpin2; architecture behav of fenpin2 is begin
《8路彩灯控制电路设计》课程设计报告 专业： 班级： 姓名： 学号： 同组成员： 指导教师：赵玲 2015年1 月7 日
目录 一、课程设计目的 (3) 二、课程设计要求 (3) （一）、彩灯控制器设计要求 (3) （二）、课程设计总体要求 (3) 三、课程设计内容 (3) （一）、设计原理分析 (3) （二）、器件选择 (5) （三）、具体电路连线及设计思路 (6) 1、时钟控制电路 (6) 2、花色控制电路 (7) 3、花色演示电路 (8) 4、总体电路图 (10) 四、实际焊接电路板思路及过程 (11) （一）、设计思路及电路图 (11) （二）、设计及焊接过程 (11) （三）、电路板展示 (12) 五、课程设计总结与体会 (13)
一、课程设计目的 1．巩固数字电路技术基础课程所学的理论知识，将学习到的理论知识落实到实际，所谓学以致用。并且将模拟电路技术基础和电路分析基础等课程的所学知识加以强化。 2．熟悉几种常用集成数字芯片74LS161、74LS194等的功能和应用，并掌握其工作原理，并将这几种芯片的应用结合起来。从而学会使用常用集成数字芯片进行电路设计。 3.学会使用protues软件进行模拟电路仿真，并且学会将仿真电路实现。 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，学会使用基本元器件其进行电路设计。 5.培养自己的动手能力,团队协作能力。 二、课程设计要求 （一）、彩灯控制器设计要求 设计并制作8路彩灯控制电路，用以控制8个LED按照不同的花色闪烁，要求如下： 1．接通电源，电路开始工作，LED灯闪烁； 2．LED灯按照事先设计的方式工作，要求闪烁的模式不能少于三种模式； 3．（选做内容）闪烁时实现快慢两种节拍的变换。 （二）、课程设计总体要求 （1）根据设计任务，每人独立完成一份设计电路图，并要求仿真实现；（2）根据设计的电路图，两人一组，利用万能板完成电路的焊接，并调试成功； （3）每人独立完成一份设计报告。 三、课程设计内容 （一）、设计原理分析 1.基本原理如下：总体电路共分三大块。第一块实现时钟信号的产生和控制，利用555定时器连接电路实现该功能；第二块实现花型的控制及节拍控制，利用
课程设计报告 ( 2009 -- 2010 年度第二学期) 名称：数字电子技术课程设计 题目：彩灯控制系统 学号： 学生姓名： 成绩： 日期：2010 年5 月21 日
目录 一、电子技术课程设计的目的与要求 (3) 二、课程设计名称及设计要求 (3) 三、系统框图及简要说明 (3) 四、方案选择与论证 (4) 五、单元电路设计（原理、芯片、参数计算等） (4) 六、总体电路 (6) 七、实验过程 (6) 八、心得体会 (7) 附录I：总原理图 (7) 附录II：multisim仿真图 (8) 附录III：元器件清单 (9) 附录IV：参考文献 (9)
一、电子技术课程设计的目的与要求 设计目的： 课程设计作为数字电子技术课程的重要组成部分，目的是使学生进一步理解课程内容，基本掌握数字系统设计和调试的方法，增加集成电路应用知识，培养学生实际动手能力以及分析、解决问题的能力。 按照本专业培养方案要求，在学完专业基础课数字电子技术课程后，应进行课程设计，其目的是使学生更好地巩固和加深对基础知识的理解，学会设计小型数字系统的方法，独立完成系统设计及调试，增强学生理论联系实际的能力，提高学生电路分析和设计能力。通过实践教学引导学生在理论指导下有所创新，为专业课的学习和日后工程实践奠定基础。 设计要求： 1.教学基本要求 要求学生独立完成选题设计，掌握数字系统设计方法；完成系统的组装及调试工作；在课程设计中要注重培养工程质量意识，按要求写出课程设计报告。 2.能力培养要求 （1）通过查阅手册和有关文献资料培养学生独立分析和解决实际问题的能力。 （2）通过实际电路方案的分析比较、设计计算、元件选取、安装调试等环节，掌握简单实用电路的分析方法和工程设计方法。 （3）掌握常用仪器设备的使用方法，学会简单的实验调试，提高动手能力。 （4）综合应用课程中学到的理论知识去独立完成一个设计任务。 （5）培养严肃认真的工作作风和严谨的科学态度。 二、课程设计名称及设计要求 彩灯控制电路： 1．设计任务 本课题要求设计一个具有一定变幻功能的四路彩灯显示系统。 2．技术指标及要求： （1）四路彩灯从左向右逐次渐亮，间隔为1秒。 （2）四路彩灯从右向左逐次渐灭，间隔为1秒。 （3）四路彩灯同时点亮，时间为0.5秒，然后同时变暗，时间为0.5秒, 反复4次。 3. （选做）多种图形方案选择显示。 三、系统框图及简要说明 图一简化设计框图
课程设计说明书 课程名称：数字电子技术 设计题目：循环彩灯 院系：电子信息与电气工程学院 学生姓名： 学号： 专业班级： 指导教师： 2011年5月25日
课程设计任务书
循环彩灯 摘要：本次循环彩灯的设计制作由555定时器、74LS192、74LS138两种芯片构成的中规模集成电路来实现，其中555定时器组成的多谐振荡电路震荡周期为1秒，74LS192实现八进制加法计数（从0000到0111），74LS138实现对应八个LED彩灯译码功能。 关键词：循环彩灯555定时器74LS19274LS138
目录 1.设计背景 (4) 1.1了解数字电路系统的定义及组成 (4) 1.2掌握时钟电路的作用及基本构成 (4) 2.设计方案 (4) 2.1总体设计路 (4) 2.2电路框图 (4) 3.方案实施 (5) 3.1 555定时电路产生始终脉冲 (5) 3.2 74LS38与74LS92功能 (6) 3.3 电路仿真 (8) 3.4 PCB板制作 (9) 4.结果与结论 (10) 4.1电路调试 (10) 4.2 理论值与实际值 (11) 5.收获与致谢 (11) 6.参考文献 (13) 7.附件 (13)
附录1 (13) 附录 2 (13) 1. 设计背景 1.1了解数字电路系统的定义及组成 数字电路系统一般包括输入电路、控制电路、输出电路、时钟电路和电源等。输入电路主要作用是将被控信号转换成数字信号，其形式包括各种输入接口电路。比如数字频率计中，通过输入电路对微弱信号进行放大、整形，得到数字电路可以处理的数字信号。模拟信号则需要通过模数转换电路转换成数字信号再进行处理。在设计输入电路时，必须首先了解输入信号的性质，接口的条件，以设计合适的输入接口电路。 1.2掌握时钟电路的作用及基本构成 时钟电路是数字电路系统中的灵魂，它属于一种控制电路，整个系统都在它的控制下按一定的规律工作。时钟电路包括主时钟振荡电路及经分频后形成各种时钟脉冲的电路。比如多路可编程控制器中的 555 多谐振荡电路，数字频率计中的基准时间形成电路等都属于时钟电路。设计时钟电路，应根据系统的要求首先确定主时钟的频率，并注意与其他控制信号结合产生系统所需的各种时钟脉冲。 2 设计方案 2.1 总体设计思路 循环彩灯的设计制作由555定时器、74LS192、74LS138两种芯片构成的中规模集成电路来实现，其中555定时器组成的多谐振荡电路震荡周期为1秒，74LS192实现八进制加法计数（从0000到0111），74LS138实现对应八个LED彩灯译码功能。
课程设计任务书 专业姓名学号 开题日期：2014年 3 月12 日完成日期：2012 年12 月26 日 题目八路彩灯 一、设计的目的 （1）根据原理图分析各单元电路的功能； （2）熟悉电路中所用到的各集成块的管脚及其功能； （3）进行电路的装接、调试，直到电路能达到规定的设计要求； （4）写出完整、详细的课程设计报告。 二、设计的内容及要求 设计任务 设计一个八路彩灯逻辑控制电路。 设计要求及器件 （1）共有八个彩灯，分别实现三个过程，构成一个循环共25秒。 （2）第一个过程要求八个灯从左到右依次点亮，各一秒，共八秒。 （3）第二个过程要求八个灯从右到左依次熄灭，各一秒，共八秒。 （4）最后八个灯同时闪烁八次，共8秒。 三、指导教师评语 四、成绩 指导教师(签章) 年月日
目录 第1章概述 --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 1 1.1.设计任务及要求 ---------------------------------------------------------------------------------------------------------- 2 1.1.1设计任务 ----------------------------------------------------------------------------------------------------------- 2 1.1.2设计要求及器件-------------------------------------------------------------------------------------------------- 2 1.1.3设计任务及目标：----------------------------------------------------------------------------------------------- 2 第2章.总体设计思路模块--------------------------------------------------------------------------------------------------------- 2 2.1系统逻辑框图 -------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 2 2.2设计的方法 ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 3 第3章．各单元电路图及功能说明模块---------------------------------------------------------------------------------------- 4 3.1器件选择 -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 4 3.1.1：计数器S163芯片的介绍 ------------------------------------------------------------------------------------ 4 3.1.2：计数器LS190芯片的介绍----------------------------------------------------------------------------------- 5 3.1.3双向寄存器74LS194 -------------------------------------------------------------------------------------------- 6 3.2各功能电路实现原理及电路分析模块------------------------------------------------------------------------------- 7 3.2.1 彩灯演示电路 ---------------------------------------------------------------------------------------------------- 7 3.2.2彩灯控制电路----------------------------------------------------------------------------------------------------- 7 第4章.电路总体图设计图--------------------------------------------------------------------------------------------------------- 8 第5章.心得体会： ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ 9 第6章.参考文献： ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ 9
黄冈师范学院物理科学与技术学院 EDA课程设计 课题：8路彩灯循环控制 专业年级：电信0702 学号：200722240218 姓名：余涛 指导老师：冯杰 时间：2010年1月8日
一、设计目的： 1、熟练掌握VHDL的设计过程。 2、掌握软件和硬件结合实现功能。 3、了解FPGA/CPLD类芯片的功能及作用。 4、了解和掌握彩灯设计的思想从而为今后的电路设计奠基基础。 二、设计思想： 采用的设计方法是一种高层次的“自顶而下”的全新设计方法，这种设计方法首先从系统设计入手，在顶层进行功能方框图的划分和结构设计。通过对VHDL语言设计普通电路来实现彩灯的控制的电路，从而能够用MAX+PLU SⅡ平台上进行仿真实现功能。 三、功能描述： 此八路彩灯有3种变化，这3种变化可以进行手动切换，三种变化分别为： 1、彩灯自左向右依次点亮。 2、彩灯自左向右逐个点亮。 3、彩灯两边两个先亮，然后同时向中间逐个点亮，随后中间同时向两边熄灭。 四、设计原理： 本实验主要是为了实现了彩灯循环点亮的不同控制，它主要由彩灯循环控制方式和彩灯循环点亮变化方式选择两大部分组成。 1、彩灯循环控制方式的设计，在这里主要是通过实验箱指示灯显示。在电路中以1代表灯亮，以0代表灯灭，由0、1按不同的规律组合代表不同的点亮方式，同时使其选择不同的频率，从而实现多种变化多种频率的花样功能显示。
2、彩灯循环点亮变化方式选择，在这里设计了彩灯三种不同的循环变化方式。我们用状态机来控制不同的点亮方式，从而达到不同的点亮方式随时切换变化。 五、程序设计： （1）实现功能1： LIBRARY ieee; USE ieee.std_logic_1164.all; USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL; ENTITY caideng1 IS PORT(CLK:IN STD_LOGIC; RST:IN STD_LOGIC; Q:OUT STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0)); END caideng1; ARCHITECTURE a OF caideng1 IS SIGNAL NUM: INTEGER RANGE 7 DOWNTO 0; BEGIN PROCESS(CLK) BEGIN IF RST='1' THEN NUM<=0; ELSIF CLK'EVENT AND CLK='1' THEN NUM<=NUM+1; END IF; END PROCESS; PROCESS(NUM) BEGIN CASE NUM IS WHEN 0 =>Q<="10000000"; WHEN 1 =>Q<="01000000"; WHEN 2 =>Q<="00100000"; WHEN 3 =>Q<="00010000"; WHEN 4 =>Q<="00001000"; WHEN 5 =>Q<="00000100"; WHEN 6 =>Q<="00000010"; WHEN 7 =>Q<="00000001"; WHEN OTHERS =>NULL; END CASE; END PROCESS; END a; 仿真波形：