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多彩循环彩灯控制器设计.doc
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多彩循环彩灯控制器设计.doc
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1 设计意义及要求
1.1 设计意义
〔1〕 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。
〔2〕 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。
〔3〕 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。
〔4〕 同学们自学 protues 仿真软件画电路图并进展仿真操作,培养学生的自学能力。
〔5〕 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。
1.2 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:
(1) 使 8 只彩灯从右到左逐一循环点亮。
(2) 使 8 只彩灯按照 1110 1110 左移循环点亮。
(3) 使 8 只彩灯交替闪烁。
(4) 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。
(5) 严格按照课程设计说明书要求撰写课程设计说明书。
2 方案设计
2.1 设计思路
2.1.1 设计方案一
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
展设计,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 进展分频,为电路提供脉
冲信号。彩灯把戏控制电路由 74LS198 和门电路构成。循环选择控制电路由 74LS161
和门电路组成。
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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 双向移位存
放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构造工作,把预先存在相应门电路构造输入端的数据送到
移位存放器 74LS198 的数据输入端,并对其进展置数。给移位存放器加上相应的反应,
配合脉冲工作,当移位存放器输出一种彩灯把戏完毕后,就重新置一次数,切换一种工
作状态,从而实现在三种彩灯把戏之间的循环。
2.1.2 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:
图 2.2 多彩循环彩灯控制器设计方案二系统框图
2.2 方案设计
2.2.1 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〕和移位存放器 74LS198。计数器 74LS161〔1〕按
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多
谐
振
荡
器
分频计数器 门电路选择器 移位存放器
多谐振荡器
输出
计数器
AT89S52 单片机
LED 灯显示电路
- -
照反应置数法连接成 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
进展 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,Q
1
Q
0
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 个与门构造。每组的二输入与门的另一
个 输 入 端 分 别 接 上 移 位 存 放 器 74LS198 所 需 要 的 预 置 数 , 3 组 分 别 为
00000001,111011
10,10101010。三组中相应的每三个输出通过三输入或门 4075 接到移位存
放器 74LS198 的数据输入端。
三、 74LS161〔2〕的数据输出端 Q
1
Q
0
有三种循环状态 00,01,10。Q
1
Q
0
输
出通过一个二输入或非门 7402 接到第一组与门构造的控制信号输入端;Q
0
通
过反相器 4069 取反与 Q
1
接到第二组门构造的控制信号输入端;Q
1
通过反相器
4069 取 反 与 Q
0
接 到 第 三 组 门 构 造 的 控 制 信 号 输 入 端 。 这 样 当 计 数 器
74LS161〔2〕的输出 Q
1
Q
0
在 00,01,10 间循环变化时。三组门构造分别循
环被选通,预先存在输入端的预置数被送到移位存放器的数据输入端。每组门
构造工作的周期为 4 秒,恰好为彩灯一种工作状态的时间。
四 、 给 移 位 存 放 器 74LS198 加 上 四 个 反 应 , 当 输 出 分 别 为
00000000,10000000,
01110111,01010101 时使移位存放器预置数。开场工作时,对移位存放器进
展清零。当地一个 0.5 秒的脉冲到来时,第一组门构造被选通数据 00000001
到达移位存放器数据输入端,并保持八个周期 4 秒,与此同时,移位存放器预
置 数 使 输 出 为 00000001 。 而 后 进 入 左 移 工 作 状 态 , 依 次 显 示
00000010,0000010
0,00001000,00010000,00100000,01000000,10000000,此即为第一种
彩灯工作状态。当显示为 10000000 时,下一个脉冲到来时,移位存放器重新
进展预置数,
而此时存在移位存放器数据端的数据为 11101110,并保持八个周期 4 秒。置
数 后 存 放 器 再 次 进 入 左 移 工 作 状 态 , 依 次 显 示
11011101,10111011,01110111,当 2 秒后输出变为 01110111 时,再
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次置数 11101110,再工作 2 秒又变为 01110111,重新置数,此时输入端数
据正好改变为第二组门电路传输过来的数据 10101010。这时,第二种彩灯工
作 状态,开 场 彩 灯 的 第 三 种工作状 态 。 存 放 器再次 执 行 左移, 输 出 变 为
01010101 , 重 新 置 数 10101010 , 再 左 移 01010101 , 又 置 数 为
10101010 , 再 左 移 为 01010101 , 再 置 数 为 10101010 , 再 左 移 为
01010101。然后存放器又该进展置数,此时第三组门构造关闭,第一组被选
通,置数为 00000001。就这样实现了三种彩灯工作状态之间的循环,每种工
作状态时间为 4 秒,每个彩灯一次亮或灭的时间为 0.5 秒。
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图 2.3 多彩循环彩灯控制器设计方案一电路原理图
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