多路彩灯控制器课程设计
目录
前言........................................第2页课程设计题目................................第4页课程设计目的................................第4页任务和要求..................................第5页总体方案的选择..............................第6页单元电路的设计..............................第7页设计原理....................................第8页芯片介绍....................................第11页彩灯的布置..................................第17页各部分电路..................................第19页总电路......................................第25页信号波形....................................第25页心得体会....................................第29页参考文献 (30)
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前言
灯光的闪烁和流动可以用于各种各样的装饰，电子门标，广告装饰等等…流动的灯光总是特别吸引人们的眼球。在夜晚，城市街头，一旦广告牌上的灯光流动起来，那它马上变得生动起来。彩灯是大家比较感兴趣的话题，我今天说的这一个，它就利用大学所学到的数电知识制成，只要了解几种集成电路便可轻松明白它的原
理。做好的彩灯可以放在客厅，卧室等地方，你会感到温馨;或是歌舞厅等地方以增加氛围。
循环彩灯的电路很多，循环方式更是多种多样。有的更是专门的可编程彩灯集成电路。但大多数的彩灯控制电路是数字电路来实现的，用中等集成电路实现的彩灯控制主要用计数器，译码器,触发器和一些门电路等集成。本次设计的八彩循环彩灯控制器就是用计数器、定时器、移位寄存器等门电路来实现的，其特点是用发光二极管，能发出其种不同颜色的光。
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设计八路彩灯控制器目的在于进一步熟悉逻辑电路、脉冲发生电路的的设计方法及熟悉相关数字芯片的功能和使用方法。本设计通过LM555CM定时器、74163N 计数器、74194N移位计数器等实现一个装饰四路彩灯控制器，通过这个控制器可以实现灯的不同花色。通过这个设计可以让我们加深对电子电路的理解，方便以后课时的学习。
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课程设计题目
多路彩灯控制器
课程设计目的
1(通过课程设计，进一步掌握数字电路课程所学的理论知识。
2(熟悉几种常用集成数字芯片的功能和应用，并掌握其工作
原理，进一步学会使用其进行电路设计。
3(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。
4(培养认真严谨的工作作风和实事求是的工作态度。
5(课程设计是大学课程不可缺少的一部分，通过课程设计使
学生理论知识与实际相结合，同时还能增强动手实践的能
力。
6.掌握Multisim10.01进行仿真电路，并能找出电路中出现的错误，更正错误。
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任务和要求
实现彩灯控制的方法很多，如EPROM编程、RAM编程、单板机、单片机等，都可以组成大型彩灯控制系统。因为本次实习要求设计的彩灯路数较少，且花型变换较为简单，故采用移位寄存器型彩灯控制电路。
(1)彩灯控制器设计要求
设计一个8路移存型彩灯控制器，基本要求:
1. 8路彩灯能演示至少三种花型(花型自拟);
2. 彩灯用发光二极管LED模拟;
选做:实现快慢两种节拍的变换。
(2)课程设计的总体要求
1(设计电路实现题目要求;
2(电路在功能相当的情况下设计越简单越好;
3. 注意布线，要直角连接，选最短路径，不要相互交叉;
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总体方案的选择
(1)总体方案的设计
针对题目设计要求，经过分析与思考，拟定以下方案:
方案:总体电路共分三大块。第一块实现时钟信号的产生;第
二块实现花型控制电路;第三块实现花型演示电路。
主体框图如下:
时钟信号CP花型控制电路花型演示电
产生电路路
根据所提供的实验器材各模块总体思路如下:
时钟信号CP电路
花型控制电路:由两片163 4位二进制同步计数器和一些与非门共同完成;
花型演示电路:由两片194 双向移位寄存器完成(可左移右移完成花型变化);
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(2)总体方案的选择
将整个设计电路的功能模块化，设计思想比较简单。元件种类使用少，且都较熟悉易于组装电路。这么设计的出发点是:电路设计模块化，易于检查电路，对后面的电路组装及电路调试都很方便。。花型控制电路简单，花型也比较简单。
设计确定将电路模块化，通过仿真软件也实现了设计要求。
单元电路的设计
1.设计所使用的元件:
74LS16,N(四位二进制同步计数器)----------------2个; 74LS194N(移位寄存器) -----------------------2个; 7400N(与非门) -------------------------------,个; 7404N(非门) ---------------------------------,个; 发光二极管---------------------------------------10个; LM555CM -------------------------------------1个; 电容: 10uF ------------------------------------1个;
10nF -------------------------------------1个; 电阻: 10kΩ --------------------------------------------------1个;
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100Ω ---------------------------------3个;
51kΩ -----------------------------------1个;
电源Vcc----------------------------------------3个;
接地Vss-----------------------------------------1个;
设计原理
花型演示电路
由二片移位寄存器194实现。其八个输出信号端连接八个发光二极管，用其输出信号控制发光二级管的亮灭实现花型演示。而花型之间的变化通过花型控制电路的输出即161级联的计数器输出和与非门共同的逻辑组合控制(它们由同一个CP脉冲控制)。
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四种花型变换样式
花型1:8路灯分两半。从左至右渐亮，全亮后，再分两半从左至右
渐灭。循环两次;
花型2:从两边到中间对称地逐次渐亮，全亮后仍由两边到中间逐次
渐灭。循环两次;
花型3:从中间到两边对称地逐次渐亮，全亮后仍由中间到两边逐次
渐灭。循环两次;
花型4:从右至左顺次渐亮。全亮后再逐次渐灭。循环一次。
将两片194分为低位片1和高位片2，再将其输出端从低位到高位记为
L1~L8，所以四种花型的L1~L8的状态值变化情况如下表:
移存器输出状态编码表
花型序号花型1 花型2 花型3 花型4
1 00000000 00000000 00000000 00000000
2 10001000 10000001 00011000 00000001
3 11001100 11000011 00111100 00000011
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4 11101110 11100111 01111110 00000111
5 11111111 11111111 11111111 00001111
6 01110111 01111110 11100111 00011111
7 00110011 00111100 11000011 00111111
8 00010001 00011000 10000001 01111111
我的设计是前三种花型完整显示两遍，第四种花型显示一遍，所以花型完全显示一遍需要的总结拍数为64，即1~16显示第一个花型，17~32显示第二个花型，33~48显示第三个花型,49~64显示第四种花型。
要用194实现四个花型的连续显示必须对两片194的S1、S0和SL、SR一句节拍的变化进行相应的改变;两片161级联的输出端从Q0~Q7根据变化的花型频率选用高位片的Q5、Q4分别去控制194的S1和S0、SR则由161的另一些输出端经过与非门来进行逻辑控制。列出各花型和其对应的194的S1、S0、SL、SR的输入信号及节拍控制信号列表
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如下:(用^A表示A的取非)
花型低位片高位片
S1 S0 SR SL S1 S0 SR SL
Q5 ^Q5 ^Q2 X Q4 ^Q4 ^Q2 X 1
Q5 ^Q5 ^Q2 X Q4 ^Q4 X ^Q2 2
Q5 ^Q5 X ^Q2 Q4 ^Q4 ^Q2 X 3
Q5 ^Q5 X Q4 ^Q4 X ^Q3 4 Q2+?
Q3
芯片介绍:
时钟信号产生电路:
)555定时器 555定时器是8引脚集成器件，其工作原理为:输出电压
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只有两种状态:高电平、低电平。在555定时器的复位端R端为低电平的条件下，无论阀值输入端TH和触发输入端取何值，输出端0UT输出低电平，且放电端口D与地接通。当复位端R为高电平时，如果阀值电压TH>2Vcc,3，且触发电压，输出端OUT输出低电平，且放电端口D与地接通;如果阀值电压TH<2Vcc,3，且触发电压，输出端0UT和放电端口D保持原状态不变:只要触发电压时，输出端0UT 输出高电平，且放电端口D与地断开。
应用由555定时器的多谐振荡器设计时通过调节R1，R2和C1的大小调节振荡频率以达到1HZ的秒钟连续脉冲。时钟信号电路由一片555加上适当电容及电阻实现。电容取:10nF, 10uF 电阻取:51kΩ 10 kΩ
时钟信号频率为: f=1/T=1/0.7(R1+R2)c
由555构成的多谐振荡器电路如下图所示:
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图由555定时器构成的多谐振荡器
根据555定时器的功能表可知到由555定时器构成的多谐振荡器，接通电源后，电容C被充电，当Vc上升到2/3Vcc时，触发器被复位，同时发电BJTT导通，此时V0为低电压，电容C通过R2和T放电，使Vc下降。当Vc下降到
1/3Vcc时，触发器又被置位，V0翻转为高电平。当C放电结束时，T截止，Vcc将通过R1、R2向电容C充电。而当Vc上升到2/3Vcc时，触发器又周而复始，在输出端就得到一个周期性的方波。
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由555定时器构成的多谐振荡器及其工作波形如下图所示。接通电源后，电容C被放电，上升，当上升到时，触发器被复
位，同时放电BJT T导通，此时为低电平，电容C通过和T放电，使下降。当下降到时，触发器又被置位，翻转为高电平。电容器C放电所需的时间为
当C放电结束时，T截至，将通过向电容器C充电，由上升到所需的时间为
当上升到时，触发器又发生翻转，如此周而复始，在输出端
就得到一个周期性的方波，其频率为
由于555内部的比较器灵敏度较高，而且采用差分电路形式，它的振
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荡频率受电源电压和温度变化的影响很小。
(a)电路图 (b)工作波形
图由555定时器构成的多谐振荡器
图四所示电路,而且占控比固定不变。
74LS16,N
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4位二进制同步计数器(同步清零)
简要说明
163为可预置的4位二进制同步计数器，163的清除是同步的，当置入控制端为低电平时，在,,,上升沿作用下，输出端与数据输入端相一致。对于,,LS,,,，当CLK由低至高跳变或跳变前，如果计数控制端为高电平，则置入控制端应避免由低至高电平的跳
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变。
74LS163功能:
1、同步清零
2、同步并行预置数
3、计数
4、保持
彩灯的布置:
彩灯由10个发光二极管组成，至于发光二极管工作原理有:发光二极管是由?-?族化合物，如GaAs(砷化镓)、GaP(磷化镓)、GaAsP(磷砷化镓)等半导体制成的，
其核心是PN结。因此它具有一般P-N结的I-N特性，即正向导通，反向截止、击穿特性。此外，在一定条件下，它还具有发光特性。在正向电压下，电子由N区注入P区，空穴由P区注入N区。进入对方区域的少数载流子(少子)一部分与多数载流子(多子)复合而发光。
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极限参数的意义 :
(1)允许功耗Pm:允许加于LED两端正向直流电压与流过它的电流之积的最大值。超过此值，LED发热、损坏。
(2)最大正向直流电流IFm:允许加的最大的正向直流电流。超过此值可损坏二
极管。
(3)最大反向电压VRm:所允许加的最大反向电压。超过此值，发光二极管可能
被击穿损坏。
(4)工作环境topm:发光二极管可正常工作的环境温度范围。低于或高于此温度范围，发光二极管将不能正常工作，效率大大降低。电参数的意义
(1)正向工作电流If:它是指发光二极管正常发光时的正向电流值。在实际使用中应根据需要选择IF在0.6?IFm以下。 (2)正向工作电压VF:参数表中给出的工
作电压是在给定的正向电流下得到的。一般是在IF=20mA时测得的。发光二极管正向工作电压VF在1.4,3V。在外界温度升高时，VF将下降。
(3)V-I特性:发光二极管的电压与电流的关系
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其符号为:。
其中二极管的具体布置为:
总体为一三角形
各部分电路:
LED显示电路
LED显示电路如下图三所示。
由于输出有四个信号，所以共有10种状态。我们只去其中的8 种状态，要把其中的2种置去，加在其它的状态中，一旦进入我们所设置的状态中，信号将在中间自动循环。由于发光二极管的极限电流一般为20~30mA，发光二极管的压降约为2V，通过发光二极管的电流可取为10~15mA，以保证发光二极管有足够的亮度，而且这样又不易损坏发光二极管。
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信号产生电路
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花型控制信号电路:
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花型显示电路:
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彩灯电路部分
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总体电路图
信号波形
电路组装完成后，实际测量各个单元电路的输入、输出信号波形 1( 基本CP 脉冲产生电路波形图与分频电路波形图
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2. 测试波形: (列依次为CP脉冲,低位片194A,B,C,D,高位片194A,B,C,D即L1---L8)
花型一:
花形二:
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花型三:
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花型四:
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心得体会
这几个星期周的课程设计实习，使我认识到具备扎实的理论知识是非常重要的，这一点在设计电路图时得到了充分的证明。如果没有扎实的理论基础，就不知道该选用什么芯片，也就不能设计出的电路，就会给以后的连线造成极大的不便。
课程设计刚开始，拿着选定的题目不知如何入手。在设计过程中，既有用过的芯片，又有没用过的，只能自己查找资料，分析功能，设计出电路图。设计出电路图刚成功一半，仿真也是不容忽视的活。由于Multisim10.01我们以前都没接触过，都是现学现用，难免会有生疏感，在Multisim10.01仿真中就会发现各种各样
的问题，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。
在彩灯控制器设计过程中，出现问题是不可避免的，或者正如别
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人所说没有问题反而还不正常。产生问题的原因很多，情况也很复杂，有的是一种原因引起的简单问题，有的上多种原因相互作用引起的复杂问题，因此需要掌握问题的一般解决方法，问题解决过程就是以问题所表现出来的情况出发，通过反复推敲，做出分析判断，逐步找出问题的过程。
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，Multisim10.01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。
参考文献
[1] 贾秀美.数字电路实践技术(第一版).中国科学技术出版社，2000. [2] 王毓银.脉冲与数字电路(第三版).北京:高等教育出版社，1999. [3] 路勇.电子电路实践及仿真(第一版).北京:清华大学出版社，2004.
第30页
[4]阎石，数字电子技术基础(第五版)北京:清华大学出版社2006. [5]张建华，数字电子技术. 北京:机械工业出版社2000.
[6] 丁伟， Multisim 10计算机仿真. 北京:电子工业出版社 2009. [7]张新喜. Multisim 10电路仿真及应用. 北京:机械工业出版社2010. [8]周宝善. 电子技术与实践. 北京: 人民邮电出版社2008.
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电子技术课程设计 --- 多路彩灯控制器 学院：电子信息工程学院 学号：200615010217 指导教 师：祁艳杰2008-12-17
多路彩灯控制器 目录 设计目的 设计任务与要求 三、总体方案的设计与选择 1 、总体方案的设计 2 、总体方案的选择 四、使用元件及元件说明 五、单元电路的设计 1 、花型演示电路 2 、花型控制信号电路 3 、快慢节奏控制电路 4 、时钟信号控制电路 六、总体电路图 七、电路组装、调试过程中遇到的问题及 解决办法 八、分析与心得
、设计目的： 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。 二、设计任务与要求 本次数字电路课程设计我选择的题目是“多路彩灯控制器”。 这个系统的主要功能是： 1、自动控制多路彩灯按预设的花型进行变换； 2、花型种类不少于三种，花型自拟； 3、分别用快慢两种节拍实现花型变换。 三、总体方案的设计与选择 1、总体方案的设计 经过分析问题及初步的整体思考，拟定以下二种方案： 方案一：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。 结构框图如下：
方案二：在方案一的基础上将整体电路分为四块。第一块实现花型的演示；第二块 实现花型的控制；第三块实现节拍控制；第四块实现时钟信号的产生。并 在部分电路的设计上与方案一采用了完全不同的方法，如花型的控制。 主体框图如下: 2 .总体方案的选择 方案一与方案二最大的不同就在，前者将花型控制与节拍控制两种功能融合在一起，是考虑到只要计数器就可以实现其全部功能的原因，且原理相对简单。如此设计，其优点在于：设计思想比较简单。元件种类使用少，且都较熟悉易于组装电路。缺点则是：中间单元电路连线过于繁多，容易出错，且可能出现线与 线关系。要避免这些，则势必造成门电路使用过多，导致电路不稳定，抗干扰能 力下降。 而后者则将以上两种功能分开设计，各单元电路只实现一种功能。其优点在于：电路设计模块化，易于检查电路，对后面的电路组装及电路调试带来方便。缺点则是：节拍控制采用了没有学过的器件，原理相对复杂，不易理解。花型控制电路简单，花型也比较简单，过度过程可能会出现乱码。 基于以上原因，加上为了成功的实现课程设计，我选择了连线少，易于组装和调试的方案二。 四、使用元件 1.设计所需的元件:
彩灯控制器设计 摘要 一、系统设计要求 设计一个控制电路来实现8路彩灯按照一定的次序和时间间隔闪烁。具体要求如下： 1、当控制开关为0时，灯全灭；当控制开关为1时，从第一盏开始，依次点亮，时间间隔为1秒。期间一直保持只有一盏灯亮、其他灯全灭的状态。 2、 8盏灯依次亮完后，从第8盏开始依次灭，期间一直保持只有一盏灯灭、其他灯全亮的状态。 3、当8盏灯依次灭完后，8盏灯同时亮同时灭，其时间间隔为0.5秒，并重复4次。 4、只要控制开关为1，上述亮灯次序不断重复。 5、用层次化设计方法设计该电路，编写各个功能模块的程序。 6、仿真各功能模块，通过观察有关波形确认电路设计是否正确。 7、完成电路设计后，用实验系统下载验证设计的正确性。 二、系统总体结构 系统框图如下所示， ENA为控制开关，输入信号为2Hz，经过分频器分频之后产生一个1Hz的时钟信号，用两个12位内部信号的左、右移后的中间8位来控制8个灯的亮与灭。计数器1和计数器2的作用：一方面用2Hz和1Hz的时钟信号控制灯亮、灭的时间间隔；另一方面控制八盏灯的依次亮、依次灭和全亮、全灭。 使能信号ENA为无效电平时（低电平），8只LED灯保持全灭的状态；当使能信号ENA为有效电平时（高电平），8只按照既定的花型进行变换，首先2Hz的时钟信号在分频器的左右下改变为1Hz的时钟信号，该1Hz的时钟信号送至计数器2、左移和右移模块，并由计数器2实现左、右移模块的选择。分别实现8只LED灯的自左向右依次点亮，以及自右向左依次熄灭的花型变换；当完成自右向左的花型变换后，计数器2给出一个控制信号给计数器1，执行全亮全灭的花型变换，该模块的时钟信号是未经分频器分频的原始时钟信号2Hz。只要使能信号有效，那么该系统就按照以上的花型变换顺序一直永序的变换下去。 三、各功能模块
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．通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，通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，两种节拍分别为和。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QuartusⅡ 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 fenpin2 is port( clk:in std_logic; clkk:out std_logic); end fenpin2; architecture behav of fenpin2 is begin process(clk) variable clkk1:std_logic:='0'; begin if clk'event and clk='1' then clkk1:= not clkk1; end if; clkk<=clkk1; end process; end behav; RTL电路图： 波形图：
多路彩灯控制器的设计 一课程设计题目（与实习目的） （1）题目：多路彩灯控制器 （2）实习目的： 1．进一步掌握数字电路课程所学的理论知识。 2．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。 3．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。 4．培养认真严谨的工作作风和实事的工作态度。 5．作为课程实验与毕业设计的过度，课程设计为两者提供了一个桥梁。二任务和要求 实现彩灯控制的方法很多，如EPROM编程、RAM编程、单板机、单片机等，都可以组成大型彩灯控制系统。因为本次实习要求设计的彩灯路数较少，且花型变换较为简单，故采用移位寄存器型彩灯控制电路。 （1）彩灯控制器设计要求 设计一个8路移存型彩灯控制器，要求： 1. 彩灯实现快慢两种节拍的变换； 2. 8路彩灯能演示三种花型（花型自拟）； 3. 彩灯用发光二极管LED模拟； 4. 选做：用EPROM实现8路彩灯控制器，要求同上面的三点。 （2）课程设计的总体要求 1．设计电路实现题目要求；
2．电路在功能相当的情况下设计越简单越好； 3. 注意布线，要直角连接，选最短路径，不要相互交叉； 4. 注意用电安全，所加电压不能太高，以免烧坏芯片和面包板。 三总体方案的选择 （1）总体方案的设计 针对题目设计要求，经过分析与思考，拟定以下二种方案： 方案一：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： 方案二：在方案一的基础上将整体电路分为四块。第一块实现花型的演示； 第二块实现花型的控制；第三块实现节拍控制；第四块实现时钟信号的产生。 并在部分电路的设计上与方案一采用了完全不同的方法，如花型的控制。 主体框图如下： （2）总体方案的选择 方案一与方案二最大的不同就在，前者将花型控制与节拍控制两种功能融合在一起，是考虑到只要计数器就可以实现其全部功能的原因，且原理相
北华航天工业学院 《EDA技术综合设计》 课程设计报告 报告题目：彩灯控制器综合实验作者所在系部：电子工程系 作者所在专业：自动化 作者所在班级：B08223 作者姓名：王磊 指导教师姓名：崔瑞雪 完成时间：2010.12.01
课程设计任务书
内容摘要 随着科技的发展, 在现代生活中, 彩灯作为一种景观应用越来越多。EDA技术的应用引起电子产品及系统开发的革命性变革, 现介绍了以VHDL为基础的十六路彩灯控制系统。同时减少了设计芯片的数量、缩小了体积、降低了功耗、提高了设计的灵活性、可靠性和可扩展性。在电子电路设计领域中，电子设计自动化(EDA)工具已成为主要的设计手段，而VHDL语言则是EDA的关键技术之一，它采用自顶向下的设计方法，即从系统总体要求出发，自上至下地将设计任务分解为不同的功能模块，最后将各功能模块连接形成顶层模块，完成系统硬件的整体设计。本文介绍了基于EDA技的多路彩灯控制器的设计与分析。在MAX+PLUSII环境下采用VHDL语言实现，论述了基于VHDL语言和CPLD芯片的数字系统设计思想和实现过程。电子设计自动化技术EDA的发展给电子系统的设计带来了革命性的变化，EDA软件设计工具，硬件描述语言，可编程逻辑器件（PLD）使得EDA 技术的应用走向普及。CPLD是新型的可编程逻辑器件，采用CPLD进行产品开发可以灵活地进行模块配置，大大缩短了产品开发周期，也有利于产品向小型化，集成化的方向发展。而VHDL语言是EDA的关键技术之一，它采用自顶向下的设计方法，完成系统的整体设计。 关键词: VHDL，彩灯，仿真，控制
目录 一、设计要求 (1) 二、实验方案 (1) 三、实验原理 (1) 四、设计模块 (1) 五、程序仿真调试 (2) 六、程序下载与实现 (2) 七、实验结果分析 (3) 八、心得体会 (3) 参考文献 (4) 附录 (4)
《八路彩灯控制电路》课程设计报告 《八路彩灯控制电路》课程设计报告 专业：电子信息工程 班级：2010级2班 姓名：X X 学号：XXXXXXXX 同组成员：XX、XX 指导教师：XXX 2011年12月28日
八路彩灯控制电路 目录 一、课程设计目的 .................................... - 2 - 二、课程设计描述和要求............................... - 2 - (一) 彩灯控制器设计要求........................... - 2 - (二) 课程设计的总体要求........................... - 2 - 三、课程设计内容 .................................... - 3 - （一）原理分析................................... - 3 - (二) 器件选择..................................... - 5 - （三）电路连线................................... - 6 - 1.时钟信号电路 ................................... - 6 - 2. 花型控制信号电路 .............................. - 6 - 3.花型演示电路 ................................... - 7 - 4.总体电路图..................................... - 9 - 5.电路测试....................................... - 9 - 四、分析与总结 ..................................... - 11 -
物理与电气工程学院课程设计报告 多路彩灯控制器 姓名 ** ** 学号 ********* 班级电气工程及其自动化1班 年级 2011级 指导教师李 *** 成绩 日期 2013.4.8
摘要八路循环彩灯控制器整体电路由三部分组成：脉冲发生电路、移位寄存器、控制电路。其中用时钟脉冲来启动电路，使其发出不同的频率产生不一样的脉冲，控制发光二极管，使电路更好的工作。主要采用 74LS194 芯片接成扭环形结构的移位器来实现，最后做到两种花型的彩灯循环控制。 一、实验目的： 根据知识掌握情况和兴趣选择题目，给出功能设计方案，插接、调试电路，完成要求的任务，达到巩固和应用“电子技术基础”和“数字电路与逻辑设计”课程基本理论和方法，初步掌握模拟与数字电路系统设计基本方法的目的。 二、实验要求： 设计一个4路移存型彩灯控制器，彩灯用发光二极管LED模拟，具体要求如下： 1、能演示三种花型，花型自拟。 2、选作：彩灯明暗变换节拍为1.0s和0.5s，两种节拍交替运行。 三、实验元件： 555定时器 1个 74194 2个 74161 2个 7404 2个
电阻150kΩ 1个 电阻4.7KΩ 1个 电阻20Ω 8个 电容4.7uF 1个 电容0.1 uF 1个 四、总体方案的设计： 经过分析问题及初步的整体思考，设计方案如下： 需要实际时钟产生电路，循环控制电路和彩灯左右移，及全亮全灭输出电路。时钟脉冲产生电路由脉冲发生器产生连续的脉冲。循环电路采用74LS161 ，74LS194实现彩灯的循环控制。具体主要通过两片双向移位寄存器74LS194 来实现彩灯电路控制，通过脉冲发生器来产生连续时钟信号的输入，由74LS161 计数器来控制信号的移动方向，实现左移，右移及亮灭的功能。总体电路原理图如下： 五、单元电路的设计：
湖南科技大学 信息与电气工程学院 《课程设计报告》 题目： 专业： 班级： 姓名： 学号： 指导教师： 年月日
信息与电气工程学院 课程设计任务书 2014 —2015 学年第一学期专业：学号：姓名： 课程设计名称： 设计题目： 完成期限：自年月日至年月日共周 设计依据、要求及主要内容（可另加附页）： 指导教师（签字）： 批准日期：年月日
目录 一、实验设计的目的 (4) 二、设计内容 (4) Ⅰ、设计的工具 (4) Ⅱ、系统设计要求 (4) III、系统设计方案 (4) 三、电路工作原理 (4) 四、主要程序及仿真结果 (5) Ⅰ、时序部分主要程序如下： (5) Ⅱ、时序控制电路的仿真波形如图： (6) 五、对本次设计的体会和建议 (7) 参考文献 (7)
一、实验设计的目的 本设计的任务是让我们熟悉支持VHDL语言的软件，如Max Plus 2，ISP，FOUNDATION等，利用这一类软件使用VHDL语言进行设计编译仿真。本次设计的主要目的： 1、熟练掌握了相关软件Max Plus 2的使用操作。能对VHDL语言程序进行编译及调试，以及通过计算机仿真，得到正确的仿真波形图，并根据所得仿真波形图分析判断并改进所设计的电路。 2、在成功掌握软件操作基础上，将所学数字电路的基础课知识与VHDL语言的应用型知识结合起来并与实际设计，操作联系起来，即“理论联系实际”的观点。 3、完成可编程器件与VHDL语言课程设计，掌握设计语言技术的综合应用性。本次设计课题为多路彩灯控制器。 4、熟悉系统的分析和设计方法，合理掌握选用集成电路的方法，初步接触EDA技术，为以后本专业的学习奠定良好的基础。 二、设计内容 Ⅰ、设计的工具 电脑一台，maxplusⅡ仿真软件，关于VHDL课程设计的相关书籍若干。 Ⅱ、系统设计要求 设计一个多路彩灯控制器，能循环变化花型，可清零，可选择变化节奏。 彩灯控制器有16路发光二极管构成，当控制器开关打开时，能够在6种不同彩灯花型之间进行循环变化。 要求控制器具备复位清零功能，一旦复位信号有效，不论控制器花型变化处于何种状态都会无条件即刻清零，回复到初始状态。 设置节拍选择按钮。按下此按钮，多路彩灯控制器的花型变化的节奏减缓；放开次按钮，则节奏相对加快。 III、系统设计方案 根据系统设计要求可知，整个系统共有三个输入信号，分别为控制器快慢节奏控制信号opt、复位清零信号clr和时钟脉冲信号clk，输出信号则是16路彩灯的输出状态led[15...0]。 多路彩灯控制器可由两个主要的电路模块组成：时序控制电路模块和显示控制电路模块。时序控制电路根据输入信号的设置得到相应的输出信号，并将此信号作为显示控制电路的时钟信号；显示控制电路根据输入时钟信号的周期，有规律地输出预先设定的6种彩灯花型，从而使得多路彩灯控制器在一定的输入条件下提供符合设计要求的有效输出。本设计主要研究时序控制电路。 三、电路工作原理 多路彩灯控制器的实现基础是时序控制电路和显示1控制电路的设计，时序控制电路的模块框图如图2所示。其中，clk为输入时钟信号，电路在时钟上升沿发生变化；clr为复位清零信号，高电平有效，且一旦该信号有效，电路无条件复位为初始状态；opt为快慢节奏选择信号，低电平时节奏快，高电平时节奏慢；clkout为输出信号，当clr信号有效时clkout输出为0，否则，clkout的周期随opt信号的改变而改变。 我们假设时序电路产生的控制时钟信号的快慢两种节奏分别为输入时钟信号频率的1/4和1/8，因而输出时钟信号可以通过对输入时钟的计数来获得。当opt为低电平时，输出经过两个时钟周期进行翻转，实现四分频的快节奏；当opt为高电平时，输出每经过四个时周期进行翻转，实现八分频的慢节奏。
一、课程设计题目：多路彩灯 二、任务和要求： 任务：设计一个多路彩灯控制器，能控制8路彩灯，彩灯用发光二极管模拟。 要求：能演示至少3种花型，花型自拟。 彩灯明暗变换节拍为1.0s和2.0s，两种节拍交替运行。 目的：(1).掌握移位寄存器的移位，置位功能。 (2).掌握TTL集成电路驱动发光二极管的设计方法。 (3).熟悉中、小规模数字集成电路芯片，掌握基本数字电路设计方法， 通过实践提高数字电路连接、调试能力。 三、器件 四、总体方案 方案一：
模块图如下（箭头示数据流的方向和内容）： 分析：此方案设计花型种类多，实现简单，使用的芯片数少，但后三种花型变化简单。 方案二： 共设计3种花型，每种花型均有16种状态，花型3的前8种状态和后8
其模块图如下： 分析：此方案花型变化多样，但电路复杂，使用的芯片数多，花型少。 总结：方案一电路简单，所使用的芯片数目少，而且花型种类多，在实现分频 时，二使用了74LS74和74LS00，而方案一只用了一片74就实现了。在数据选择模块，方案一用了一片151就可实现节拍的选择。而方案二电路复杂，花型少。故选择方案一。 五、 单元电路设计： 选择方案一，实现电路简单，共使用了9片芯片。 （一）脉冲发生电路 脉冲发生电路使用了555脉冲发生器和若干器件组成。具体参数：555芯片一片，R1为4.7，R2为150 ，C1为0.01uf ，C2为4.7uf ，电源电压为5V 。 其电路图如下： S1，S0（控制信息）；清零信号
其波型为5V的方波。 （二）脉冲分频电路 脉冲分频电路是由555提供脉冲，由74LS74实现分频。其电路图为： 555电路和分频出的波形分别如下： （三）脉冲选择电路 脉冲选择电路由一片74LS151组成，并有计数电路的控制，每32个脉冲数据选择变化一次，及选择CP信号或分频的信号。其电路如图：
《8路彩灯控制电路设 计》 祥设计报告 专业：_______________ 班级：_______________ 姓名: ________________ 学号：_______________ 指导教师：____________
2014年6月25日
1 ?课程设计的目的 2. 课程设计题目描述和要求 3. 电路设计 4. 设计过程中遇到的问题及解决办法 5. 结论与体会 附表参考书目
1 ?课程设计目的 1.熟悉仿真软件Multisim ,使用软件经行电路仿真； 2.第握数字电路课程学习的常见芯片的功能，熟悉其工作原理： 3.了解数字系统设计的基本思想和方法，学会科学的分析问题、解决问题; 4.增强学生动手能力，增加学生理论和实践结合的机会。 2. 课程设计题目描述和要求 设计题目 八路彩灯控制电路设计，即设计并制作8路彩灯控制电路，用以控制8个 LED按照不同的花色闪烁 设计要求 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. 电路设计 3. 1闪烁花型设计 花型I ：8路彩灯分成两半从右到左依次点亮，全亮后再从右到左依次熄灭。花型1【：8路彩灯由中间到两讪对称的依次点亮，余亮后仍由中间到两劝对称熄灭。 花型1【1： 8路彩灯分成两半从左到右依次点亮，全亮后再从左到右依次熄灭。 花型IV： 8路彩灯由两边到中间对称的依次点亮，全亮后仍由两边到中间对称熄灭。 花型状态编码表如表3. 1. 1所示。 每种花型连续循环两次，四种花型轮流交替，为了更好的显示结果本文用指示灯模拟彩灯。 表3. 1. 1 8路彩灯输出状态编码表
电子技术课程设计 ------多路彩灯控制器 学院：电子信息工程学院 学号：200615010217 指导教师：祁艳杰 2008-12-17 多路彩灯控制器 目录
一、设计目的 二、设计任务与要求 三、总体方案的设计与选择 1、总体方案的设计 2、总体方案的选择 四、使用元件及元件说明 五、单元电路的设计 1、花型演示电路 2、花型控制信号电路 3、快慢节奏控制电路 4、时钟信号控制电路 六、总体电路图 七、电路组装、调试过程中遇到的问题及 解决办法 八、分析与心得 一、设计目的： 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。 二、设计任务与要求 本次数字电路课程设计我选择的题目是“多路彩灯控制器”。 这个系统的主要功能是： 1、自动控制多路彩灯按预设的花型进行变换； 2、花型种类不少于三种，花型自拟； 3、分别用快慢两种节拍实现花型变换。 三、总体方案的设计与选择 1、总体方案的设计 经过分析问题及初步的整体思考，拟定以下二种方案： 方案一：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。 结构框图如下： 方案二：在方案一的基础上将整体电路分为四块。第一块实现花型的演示；第二块实现花型的控制；第三块实现节拍控制；第四块实现时钟信号的产生。并 在部分电路的设计上与方案一采用了完全不同的方法，如花型的控制。
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
彩 灯 控 制 器 的 设 计 专业：YYYYYYYYYYYYY 学号：YYYYYYYYYYYYy 姓名：ＹＹＹ
目录 一、实验目的 (3) 二、设计题目与思路 (3) 三、总体方案的设计与选择 (3) 1、总体方案的设计 (3) 2、总体方案的选择 (4) 四、单元电路的设计 (5) 1、花型演示电路 (5) 2、花型控制信号电路 (5) 3、交替节拍控制电路 (6) 4、时钟信号电路 (7) 五、总体电路图（见附页） (7) 六、使用元件 (9) 七、电路组装、调试过程中遇到的问题及解决办法 (9) 八、分析与心得 (10)
一、实验目的 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。 二、设计题目与思路 本次数字电路课程设计我选择的题目是“多路彩灯控制器”。 这个系统的主要功能是： 1.自动控制多路彩灯按预设的花型进行变换； 2、花型种类不少于三种，花型自拟； 3.分别用快慢两种节拍实现花型变换。 4.选择：用可编辑逻辑器件实现。 三、总体方案的设计与选择 1．总体方案的设计 经过分析问题及初步的整体思考，拟定以下二种方案： 方案一：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：Array 方案二：在方案一的基础上将整体电路分为四块。第一块实现花型的演示；第二块实现花型
的控制；第三块实现节拍控制；第四块实现时钟信号的产生。并在部分电路的设计上与方案一采用了完全不同的方法，如花型的控制。 主体框图如下： 2．总体方案的选择 方案一与方案二最大的不同就在，前者将花型控制与节拍控制两种功能融合在一起，是考虑到只要计数器就可以实现其全部功能的原因，且原理相对简单。如此设计，其优点在于：设计思想比较简单。元件种类使用少，且都较熟悉易于组装电路。缺点则是：中间单元电路连线过于繁多，容易出错。且可能出现线与线关系。要避免这些，则势必造成门电路使用过多。导致电路不稳定，抗干扰能力下降。 而后者则将以上两种功能分开设计，各单元电路只实现一种功能。其优点在于：电路设计模块化，易于检查电路，对后面的电路组装及电路调试带来方便。缺点则是：节拍控制电路采用可编辑逻辑电路，原理相对复杂，不易理解。花型控制电路简单，花型也比较简单。 基于以上原因，加上为了成功的实现课程设计，我选择了连线少，易于组装和调试的方案二。 四、单元电路的设计 1．花型演示电路 由二片移位寄存器194级联实现。其八个输出信号端连接八个发光二极管，用其输出信号控制发光二级管的亮灭实现花型演示。 电路图如下：
数字电路课程设计报告课程名称：循环彩灯控制器 设计题目：循环彩灯控制器 院（部）：机械与电子工程学院 专业： 学生姓名: 学号: 班级： 日期: 指导教师:
课程设计任务书 课程设计题目循环彩灯控制器 姓名学号班级 院部机械与电子工 程学院 专业 组别组长组员 指导教师 课程设计目的 1．进一步掌握数字电路课程所学的理论知识。 2．熟悉几种常用集成数字芯片的功能和应用，并掌握其工作原理，进一步学会使用其进行电路设计。 3．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。 4．培养认真严谨的工作作风和实事求是的工作态度。 5．数点课程实验是大学中为我们提供的唯一一次动手实践的机会，增强动手实践的能力。 课程 设计 环境 用proteus 仿真软件画出总体电路图、word编写课程设计报告
课程设计任务和要求设计要求： 1. 8路彩灯能演示三种花型（花型自拟）； 2. 彩灯用发光二极管LED模拟； 3．选做：实现快慢两种节拍的变换。 设计任务： 1．设计电路实现题目要求； 2．电路在功能相当的情况下设计越简单越好； 3. 注意布线，要直角连接，选最短路径，不要相互交叉； 4. 注意用电安全，所加电压不能太高，以免烧坏芯片和面包板。 课程设计工作进度计划 序号起止日期工作内容 1 2012年6月7日~2012年 6月11日选择设计题目并阅读相关文献、资料，学习使用proteus 2 2012年6月12日~2012 年6月13日 根据设计任务和要求，做出大纲和目录 3 2012年6月13日~2012 年6月16日 根据目录做出设计内容 4 2012年6月17日~2012 年6月18日 根据设计内容用proteus画图 5 2012年6月19日整理课程设计的格式与内容 6 2012年6月20日打印并装订 教研室审核意见： 教研室主任签字：年月日 教学院（系）审核意见： 主任签字：年月日
课程设计报告 课程名称：技能课课程设计 系部： 专业班级： 学号： 学生姓名： 指导教师： 完成时间： 2018.12.15 报告成绩： 1、问题分析 (1) 2、总体设计思想 (2) 3.具体实现方法 (3) 4.硬件连线图及流程图 (4) 5.主程序的流程图 (5)
四、PROTEUS 调试过程及现象 (6) 五、调试问题及解决方法 (10) 六、源程序 (10) 七、心得体会 (13) 八、参考文献 (13) 一、设计课题及要求 1、课题内容： 五彩灯以其流光溢彩的效果而广泛用于广告宣传和装饰美化方面。本设计要求用51单片机控制八只霓虹灯 L1~L8，使其按以下九种状态循环显示。 2、动作要求： 状态1：L1~L8依次点亮至全亮。 状态2：L8~L1依次熄灭至全灭。 状态3：L8~L1依次点亮至全亮。 状态4：L1~L8依次熄灭至全灭。 状态5：L1~L8依次轮流点亮。 状态6：L8~L1依次轮流点亮。 状态7：由中间向两边呈发散式点亮。 状态8：由两边向中间呈收拢式点亮。 状态9：全亮全灭闪烁3次。 按下停止键，灯全熄灭。 二、设计目的： 通过解决实际问题，巩固和加深“单片机原理与应用”课程中所学的理论知识和实验能力，基本掌握单片机应用电路的一般设计方法，提高电子电路的设计和实验能力，加深对单片机软硬知识的理解，获得初步的应用经验，为以后从事生产和科研工作打下一定的基础。 三、具体设计内容：
1、问题分析： 该彩灯控制器是一种基于AT89C51 单片机的彩灯控制器，实现对LED 彩灯的控制。本方案以AT89C51 单片机作为主控核心，与键盘、显示等模块组成核心主控制模块。在主控模块上设有5 个按键和1 位七段码LED 显示器，根据用户需要可以编写若干种亮灯模式，根据各种亮灯时间的不同需要，利用软件产生的延时来控制在不同时刻输出灯亮或灯灭的控制信号，然后驱动灯亮或灭。该新型LED 彩灯与普通LED 彩灯相比，具有体积小、价格低、低能耗等优点。 2、总体设计思想： 五彩灯分为2 部分，即彩灯控制器<主控模块）和显示模块<受控模块）。整个系统工作由软件程序控制运行，根据需要，用户可以在LED 彩灯工作时通过主控模块上的按键来控制LED 彩灯的不同的点亮模式。上电后系统经过初始化，直接进入一号功能键模式。再等待按键输入控制信号控制中断的来临并扫描按键进入中断子服务程序实现1 键、2 键、3 键、4 键和5 键的各种功能。LED 彩灯控制器按照程序设定好的按下不同按键实现不同的5 个亮灯花样模式并显示按下的是几号功能键。该系统中用了两个中断，其中前面四个功能共用一个外部INTT0 则5 号功能通过外部中断INTT1 来实现。七段码LED 显示器用来显示当前是几号键已经按下，这两个功能都是通过查询而进入不同的中断子程序。在硬件上单片机选用MSC-51 系列的80C51，P2 口输出控制信号控制LED 灯的亮或灭，单片机的串行输出接上74HC164 转换成并行输出来控制七段码LED显示器。
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
彩灯控制器的设计
一课程设计题目（与实习目的） （1）题目：多路彩灯控制器 （2）实习目的： 1．进一步掌握数字电路课程所学的理论知识。 2．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。 3．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。 4．培养认真严谨的工作作风和实事求是的工作态度。 5．作为课程实验与毕业设计的过度，课程设计为两者提供了一个桥梁。二任务和要求 实现彩灯控制的方法很多，如EPROM编程、RAM编程、单板机、单片机等，都可以组成大型彩灯控制系统。因为本次实习要求设计的彩灯路数较少，且花型变换较为简单，故采用移位寄存器型彩灯控制电路。 （1）彩灯控制器设计要求 设计一个8路移存型彩灯控制器，要求： 1. 彩灯实现快慢两种节拍的变换； 2. 8路彩灯能演示三种花型（花型自拟）； 3. 彩灯用发光二极管LED模拟；
4. 选做：用EPROM实现8路彩灯控制器，要求同上面的三点。 （2）课程设计的总体要求 1．设计电路实现题目要求； 2．电路在功能相当的情况下设计越简单越好； 3. 注意布线，要直角连接，选最短路径，不要相互交叉； 4. 注意用电安全，所加电压不能太高，以免烧坏芯片和面包板。 三总体方案的选择 （1）总体方案的设计 针对题目设计要求，经过分析与思考，拟定以下二种方案： 方案一：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： 方案二：在方案一的基础上将整体电路分为四块。第一块实现花型的演示； 第二块实现花型的控制；第三块实现节拍控制；第四块实现时钟信号的产生。 并在部分电路的设计上与方案一采用了完全不同的方法，如花型的控制。 主体框图如下： （2）总体方案的选择 方案一与方案二最大的不同就在，前者将花型控制与节拍控制两种功能融合在一起，是考虑到只要计数器就可以实现其全部功能的原因，且原理相对简单。这样设计，其优点在于：设计思想比较简单。元件种类使用少，且都较熟悉易于组装电路。缺点则是：中间单元电路连线过于繁多，容易出错。 且可能出现线与关系。要避免这些，则势必造成门电路使用过多。导致电路不稳定，抗干扰能力下降。而后者则将以上两种功能分开设计，各单元电路只实现一种功能。其优点在于：电路设计模块化，易于检查电路，对后面的电路组装及电路调试带来方便。缺点则是：节拍控制电路采用可编辑逻辑电路，原理相对复杂，不易理解。花型控制电路简单，花型也比较简单。 基于以上原因，加上为了确保短时间内完成课程设计，我选择了连线少，易于组装和调试的方案二。 四单元电路的设计
专业班级学号姓名成绩 多路彩灯控制器 一、实验目的 1．通过实验初步了解EDA的作用。 2．.熟悉ISdesign EXPERT System软件的使用方法,使自己能更加熟练的操作. 增强自己实际动手能力,独立解决问题的能力. 二、实验仪器 计算机，EDA试验箱，ISdesign EXPERT System软件，下载线。 三、设计要求 设计一个彩灯控制器，使彩灯（LED管）能连续发出6种以上不同的显示型式；具有六种花型循环变化，整个系统共有3个输入信号；控制彩灯节奏快慢的基准时钟信号CLK-IN，系统清零信号CLK，彩灯节奏快慢选择开关CHOSE_KEY;共有16个输出信号LED[15，0]分别用于控制十六路彩灯。 四、设计方案 我们用VHDL语言设计了一个十六路彩灯控制器,六种花型循环变化,有清零开关,并且可以选择快慢两种节拍。工作原理:整个系统共有三个输入信号CP、S和K,十六路输出信号。时钟信号CP由外部输入到节拍发生器,节拍选择信号S先输入到控制器,再由控制器输出选择控制信号Y到节拍发生器,随时控制快慢节拍的转换。节拍发生器产生的节拍信号分别输出到控制器、编码电路和驱动电路。编码电路输出反馈信号给控制器,控制器输出信号控制编码电路的各个子模块交替工作,产生六种花型,再由驱动电路将信号输出到彩灯。K为清零信号,由外部输入到控制器,K=0时,系统回到等待状态,彩灯全灭;K=1时,系统工作。 结构框图如图8-5所示。
五、源程序 library IEEE; use IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL; use IEEE.STD_LOGIC_ARITH.ALL; use IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL; ---- Uncomment the following library declaration if instantiating ---- any Xilinx primitives in this code. --library UNISIM; --use UNISIM.VComponents.all; entity caideng is port( clk: in std_logic; clr: in std_logic; led: out std_logic_vector( 7 downto 0)); end caideng; architecture Behave of caideng is signal cnt: std_logic_vector( 3 downto 0);
8路彩灯控制器设计详细讲解（附图）学校:北华大学 班级:信息 11-2 姓名:王杰 学号:28号 指导教师:曲萍萍 实验日期:2013.5.20—5.24 一、软件内容 二、实习目的和任务三、设计原理过程四、最终设计方案五、实习心得 六、参考文献 一、软件内容 MAX-Plus?开发软件是美国Altera公司自行设计的第三代课编程逻辑器件的EDA开发工具。它是一种与器件结构无关的集成设计环境，提供了灵活和高效的界面，允许设计人员选择各种设计输入方法和工具，能够支持Altera公司的MAX、Classic、FLEX以及ACEX系列的PLD器件。MAX-Plus?开发软件丰富的图形界面和完整的、可即时访问的在线帮助文档，使设计人员能够轻松愉快地学习和掌握MAX-Plus?开发软件，方便地实现设计目的。 MAX-Plus?的特点:1、支持多种操作平台;2、提公开发性的界面;3、提供与PLD 器件结构无关的设计环境;4、提供丰富设计库;5、支持多种输入方式;6、具有高度集成化的开发环境;7、具有模块化的设计工具;8、提供Megacore功能;9、具有Opencore特性
MAX-Plus?的主要功能:1、支持PLD器件;2、支持的设计输入方式;3、提供设计编译;4、提供设计验证;5、提供器件的编程和配置 MAX-Plus?的设计流程:1、设计输入;2、设计检查;3、设计便衣;4、设计仿真;5、器件编程;6、测试验证;7、修改设计。二、实习目的和任务实习目的:1、进一步掌握数字电路课程所学的理论知识。 2、熟悉几种常用集成数字芯片的功能和应用，并掌握其工作原理， 进一步学会使用其进行电路设计。 3、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。 4、培养认真严谨的工作作风和实事求是的工作态度。 5、数点课程实验是大学中为我们提供的唯一一次动手实践的机会， 增强动手实践的能力。 实习任务:设计一个能实现8路彩灯循环显示的彩灯控制器。具体要 求如下:1、8路彩灯的循环花型如下表所示;2、节拍变 化的时间为0.5s和0.25s，两种节拍交替运行;3、三种 花型要求自动循环显示 移存器输出状态编码表 节拍序号花型1 花型2 花型3 1 00000000 00000000 00000000 2 10000000 00011000 10001000 3 11000000 00111100 11001100 4 11100000 01111110 11101110 5 11110000 11111111 11111111 6 11111000 11100111 01110111 7 11111100 11000011 00110011 8 11111110 10000001 00010001 9 11111111 10 11111110 11 11111100 12 11111000 13 11110000 14 11100000