彩燈控制器的設(shè)計(jì) 專業(yè)：YYYYYYYYYYYYY 學(xué)號(hào)：YYYYYYYYYYYYy 姓名：目錄一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?二、設(shè)計(jì)題目與思路3三、總體方案的設(shè)計(jì)與選擇31、總體方案的設(shè)計(jì) 32、總體方案的選擇 4四、單元電路的設(shè)計(jì)51、花型演示電路 52、花型控制信號(hào)電路 53、交替節(jié)拍控制電路 64、時(shí)鐘信號(hào)電路 7五、總體電路圖（見(jiàn)附頁(yè)）7六、使用元件9七、電路組裝、調(diào)試過(guò)程中遇到的問(wèn)題及解決辦法9八、分析與心得10一 、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 進(jìn)一步掌握數(shù)字電路課程所學(xué)的理論知識(shí)。2 了解數(shù)字電路設(shè)計(jì)的基本思想和方法，學(xué)會(huì)科學(xué)分析和解決問(wèn)題。3 熟悉幾種常用集成數(shù)字芯片，并掌握其工作原理，進(jìn)一步學(xué)會(huì)使用其進(jìn)行電路設(shè)計(jì)。4. 培養(yǎng)認(rèn)真嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)和實(shí)事求是的工作態(tài)度。二 、設(shè)計(jì)題目與思路本次數(shù)字電路課程設(shè)計(jì)我選擇的題目是“多路彩燈控制器”。這個(gè)系統(tǒng)的主要功能是：1.自動(dòng)控制多路彩燈按預(yù)設(shè)的花型進(jìn)行變換；2、花型種類不少于三種，花型自擬；3.分別用快慢兩種節(jié)拍實(shí)現(xiàn)花型變換。4.選擇：用可編輯邏輯器件實(shí)現(xiàn)。三、總體方案的設(shè)計(jì)與選擇1總體方案的設(shè)計(jì)經(jīng)過(guò)分析問(wèn)題及初步的整體思考，擬定以下二種方案：方案一：總體電路共分三大塊。第一塊實(shí)現(xiàn)花型的演示；第二塊實(shí)現(xiàn)花型的控制及節(jié)拍控制；第三塊實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘信號(hào)的產(chǎn)生。主體框圖如下： 花型演示電路花型控制節(jié)拍控制電路時(shí)鐘信號(hào)電路方案二：在方案一的基礎(chǔ)上將整體電路分為四塊。第一塊實(shí)現(xiàn)花型的演示；第二塊實(shí)現(xiàn)花型的控制；第三塊實(shí)現(xiàn)節(jié)拍控制；第四塊實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘信號(hào)的產(chǎn)生。并在部分電路的設(shè)計(jì)上與方案一采用了完全不同的方法，如花型的控制。主體框圖如下：花型演示電路花型控制電路節(jié)拍控制電路時(shí)鐘信號(hào)電路2總體方案的選擇方案一與方案二最大的不同就在，前者將花型控制與節(jié)拍控制兩種功能融合在一起，是考慮到只要計(jì)數(shù)器就可以實(shí)現(xiàn)其全部功能的原因，且原理相對(duì)簡(jiǎn)單。如此設(shè)計(jì)，其優(yōu)點(diǎn)在于：設(shè)計(jì)思想比較簡(jiǎn)單。元件種類使用少，且都較熟悉易于組裝電路。缺點(diǎn)則是：中間單元電路連線過(guò)于繁多，容易出錯(cuò)。且可能出現(xiàn)線與線關(guān)系。要避免這些，則勢(shì)必造成門電路使用過(guò)多。導(dǎo)致電路不穩(wěn)定，抗干擾能力下降。而后者則將以上兩種功能分開(kāi)設(shè)計(jì)，各單元電路只實(shí)現(xiàn)一種功能。其優(yōu)點(diǎn)在于：電路設(shè)計(jì)模塊化，易于檢查電路，對(duì)后面的電路組裝及電路調(diào)試帶來(lái)方便。缺點(diǎn)則是：節(jié)拍控制電路采用可編輯邏輯電路，原理相對(duì)復(fù)雜，不易理解?；ㄐ涂刂齐娐泛?jiǎn)單，花型也比較簡(jiǎn)單?；谝陨显?，加上為了成功的實(shí)現(xiàn)課程設(shè)計(jì)，我選擇了連線少，易于組裝和調(diào)試的方案二。四、 單元電路的設(shè)計(jì)1花型演示電路由二片移位寄存器194級(jí)聯(lián)實(shí)現(xiàn)。其八個(gè)輸出信號(hào)端連接八個(gè)發(fā)光二極管，用其輸出信號(hào)控制發(fā)光二級(jí)管的亮滅實(shí)現(xiàn)花型演示。電路圖如下：2花型控制信號(hào)電路由二片161級(jí)聯(lián)的模22（三種花型節(jié)拍總數(shù)）計(jì)數(shù)器加D觸發(fā)器實(shí)現(xiàn)。將其幾個(gè)輸出信號(hào)加上適當(dāng)門電路產(chǎn)生三種花型所需的輸入信號(hào)，并將計(jì)數(shù)器的重置（計(jì)數(shù)器用置數(shù)法設(shè)計(jì)）信號(hào)通過(guò)D觸發(fā)器（確保每個(gè)狀態(tài)保持22拍）反饋到節(jié)拍控制電路。電路圖如下：3交替節(jié)拍控制電路 由一片74139和一片74194級(jí)聯(lián)實(shí)現(xiàn)。將上一單元電路的反饋信號(hào)作為139的地址端，從而改變194的工作狀態(tài)，整體上實(shí)現(xiàn)脈沖頻率的變換，即交替產(chǎn)生快慢節(jié)拍。電路圖如下: 4時(shí)鐘信號(hào)電路 由一片555加上適當(dāng)電容及電阻實(shí)現(xiàn)。電容取：4.7f 0.01f電阻?。?50 k 4.7 k時(shí)鐘信號(hào)頻率為： f=1/T=1/0.7(R1+R2)c=1hz電路圖如下：五、總體電路圖（見(jiàn)附頁(yè)）六、 使用元件1.設(shè)計(jì)所需的元件：74LS161（四位二進(jìn)制同步計(jì)數(shù)器） - 2個(gè)；74LS194（移位寄存器） - 3個(gè)；74LS139 （雙二線四線譯碼器） - -1個(gè)；74LS74（雙D 觸發(fā)器） - 1個(gè)；74LS20（雙四輸入與非門） - 1個(gè)；74LS04（六非門） - 1個(gè)；發(fā)光二極管-8個(gè)；電容： 4.7f-1個(gè)；0.01f- 1個(gè)；電阻 ：150k-1個(gè)；4.7k- 1個(gè)；270-1個(gè)；實(shí)驗(yàn)板一個(gè)；萬(wàn)用表一個(gè)；導(dǎo)線若干；七、電路組裝、調(diào)試過(guò)程中遇到的問(wèn)題及解決辦法在電路組裝過(guò)程中，遇到的最大問(wèn)題是，當(dāng)時(shí)設(shè)計(jì)時(shí)考慮不周全，芯片分布不夠合理，出現(xiàn)了許多“特長(zhǎng)線”。不但影響布線速度，而且也會(huì)給后來(lái)的調(diào)試帶來(lái)不必要的麻煩。當(dāng)時(shí)已經(jīng)布線不少，不可能重新開(kāi)始，再三權(quán)衡，最后只移動(dòng)了一個(gè)芯片，問(wèn)題就得到了很大改善。其次就是布線，因?yàn)橐蟛粶?zhǔn)交叉，且橫平豎直，所以在保證連通的情況下，在布線上也下了不少工夫。調(diào)試過(guò)程中，第一輪用萬(wàn)用表歐姆檔測(cè)試，就遇了實(shí)驗(yàn)板上有插孔不通的情況，導(dǎo)致芯片不能正常工作。相對(duì)于別的辦法，我選擇了導(dǎo)線顯式連通，因?yàn)槠涓魑?，更易?shí)現(xiàn)。對(duì)于高阻導(dǎo)線則只能換掉。第二輪接電后，用萬(wàn)用表的電壓檔測(cè)試單元電路的狀態(tài)。如：時(shí)鐘信號(hào)電路的信號(hào)是否正常產(chǎn)生，控制信號(hào)電路中的計(jì)數(shù)器能否正常計(jì)數(shù)，D觸發(fā)器能否每22拍翻轉(zhuǎn)一次，最后在整體上測(cè)試一遍。在整個(gè)調(diào)試完成后，卻遇到的新問(wèn)題：彩燈演示時(shí)有時(shí)正常有時(shí)混亂。在排除其它可能的情況下，我仔細(xì)檢查各端子的連接情況，發(fā)現(xiàn)清“0”端在清“0”后懸空了。將其插到電源正極后，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題解決了。八、分析與心得課程設(shè)計(jì)剛開(kāi)始，拿著選定的題目不知如何入手。畢竟課程設(shè)計(jì)不同于實(shí)驗(yàn)課，電路圖都要自己設(shè)計(jì)。靜下心來(lái)，仔細(xì)分析題目，再加上指導(dǎo)老師的說(shuō)明與提示，心中才有了譜。將整個(gè)系統(tǒng)根據(jù)不同的功能化分成模塊，再分別進(jìn)行設(shè)計(jì)，逐個(gè)攻破，最后再將其整合即可。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，既有用過(guò)的芯片，又有沒(méi)用過(guò)的，只能自己查表，分析功能。即學(xué)即用。最后調(diào)試階段，哪怕一個(gè)小小的錯(cuò)誤也會(huì)使結(jié)果出不來(lái)。只好一條線一條線地查，一個(gè)孔一個(gè)孔地測(cè)。結(jié)果終于出來(lái)了，又發(fā)現(xiàn)有的地方還應(yīng)改進(jìn)。如快慢節(jié)拍不是很明顯，花型比較簡(jiǎn)單，且555產(chǎn)生的時(shí)鐘信號(hào)頻率太小等等。通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，使我受益頗多。既鞏固了課堂上學(xué)到的理論知識(shí)，又掌握了常用集成電路芯片的使用。在此基礎(chǔ)上學(xué)習(xí)了數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本思想和方法，學(xué)會(huì)了科學(xué)地分析實(shí)際問(wèn)題，通過(guò)查資料、分析資料及請(qǐng)教老師和同學(xué)等多種途徑，獨(dú)立解決問(wèn)題。同時(shí)，也培養(yǎng)了我認(rèn)真嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)。10