多彩循环彩灯控制器设计.docx

武汉理工大学《电工电子综合课程设计》说明书 PAGE PAGE 10 设计意义及要求 设计意义 通过此次课程设计，加深同学们对理论知识的理解，培养同学们的动手动脑能力以及解决实际问题的能力。 培养同学们之间相互学习、相互交流合作共同解决问题的能力。 培养同学们对电子设计的兴趣，查阅相关资料解决疑难的能力。 同学们自学 protues 仿真软件画电路图并进行仿真操作，培养学生的自学能力。 增强同学们的创新能力，鼓励同学们设计出属于自己的方案。 设计要求 现有 8 只彩灯，试设计一控制器，要求彩灯能实现如下追逐图案： 使 8 只彩灯从右到左逐一循环点亮。 使 8 只彩灯按照 1110 1110 左移循环点亮。 使 8 只彩灯交替闪烁。 接着重复以上的动作，这样一直循环下去。时间间隔为 0.5 秒。 严格按照课程设计说明书要求撰写课程设计说明书。 方案设计 设计思路 设计方案一 多谐振荡器多谐振荡器分频计数器计数器门电路选择器移位寄存器输出设计要求彩灯完成三个可以循环的功能，于是就把设计分为几个独立的功能模块进行设计，每一个模块完成特定的功能，再把它们有机的组织起来构成一个系统完成彩灯控制器的设计。由 555 多谐振荡器产生脉冲，再用 74LS161 进行分频，为电路提供脉冲信号。 多 谐振荡器 多谐振荡器 分频计数器 计数器 门电路选择器 移位寄存器 输出 图 2.1 多彩循环彩灯控制器设计方案一系统框图 具体设计步骤：先将每个设计的功能要求的单独电路画出来，通过74LS198 双向移位寄存器来实现对彩灯的直接控制。在完成单个功能要求之后，通过计数器74LS161 配合相应的门从而选择哪一个门电路结构工作，把预先存在相应门电路结构输入端的数据送到移位寄存器 74LS198 的数据输入端，并对其进行置数。给移位寄存器加上相应的反馈，配合脉冲工作，当移位寄存器输出一种彩灯花样结束后，就重新置一次数，切换一种工作状态，从而实现在三种彩灯花样之间的循环。 设计方案二（小组方案） 此方案运用 AT89S52 单片机，通过 IO 口直接驱动 LED 灯。通过编写相应的程序从而实现在三种工作状态之间的切换。 设计框图如图 2.2 所示： AT89S52 AT89S52 单片机 LED 灯显示电路 方案设计 图 2.2 多彩循环彩灯控制器设计方案二系统框图 设计方案一电路图 多彩循环彩灯控制器设计方案一电路原理图如图 2.3 所示： 工作原理： 一、 接通电源，555 多谐振荡器产生周期为 0.5 秒的脉冲信号，将脉冲信号分别送给计数器 74LS161（1）和移位寄存器 74LS198。计数器 74LS161（1）按照反馈置数法连接成 8 进制计数器从而实现对脉冲信号周期的扩展，即将原脉冲进行 8 分频，得到周期为 4 秒的脉冲信号。用周期为 4 秒的脉冲信号触发下一个计数器 74LS161（2），把 74LS161（2）连接成 3 进制计数器，Q1Q0 就有三种循环状态 00， 01，10，00…… 二、 将 8 个二输入与门 7408 作为一组，每个与门的选出一个输入端口连接在一起， 接控制信号，一共放置 3 组，组成 3 个与门结构。每组的二输入与门的另一个输 入端分别接上移位寄存器 74LS198 所需要的预置数，3 组分别为111011 10三组中相应的每三个输出通过三输入或门 4075 接到移位寄存器 74LS198 的数据输入端。 三、 74LS161（2）的数据输出端Q1Q0 有三种循环状态 00，01，10。Q1Q0 输出通过一个二输入或非门 7402 接到第一组与门结构的控制信号输入端；Q0 通过反相 器 4069 取反与 Q1 接到第二组门结构的控制信号输入端；Q1 通过反相器 4069 取反与 Q0 接到第三组门结构的控制信号输入端。这样当计数器 74LS161（2）的输出 Q1Q0 在 00，01,10 间循环变化时。三组门结构分别循环被选通，预先存在输入端的预置数被送到移位寄存器的数据输入端。每组门结构工作的周期为 4 秒，恰 好为彩灯一种工作状态的时间。 四、 给移位寄存器 74LS198 加上四个反馈，当输出分别为10000000，01010101 时使移位寄存器预置数。开始工作时，对移位寄存器进行清零。当地一个 0.5 秒的脉冲到来时，第一组门结构被选通数据到达移位寄存 器数据输入端，并保持八个周期 4 秒，与此同时，移位寄存器预置数使输出为而后进入左移工作状态，依次显示0000010 00001000001000