數(shù)電課程四花樣彩燈控制器設(shè)計(jì)-文庫吧
2025-09-04 09:03 本頁面
【正文】 1 設(shè)計(jì)要求 設(shè)計(jì)課題及要求 （一） 題目 ： 四花樣彩燈控制器 （二） 基本要求：設(shè)計(jì)一四花樣自動(dòng)切換的彩燈控制器，要求實(shí)現(xiàn) (1) 彩燈一亮一滅 ,從左向右移動(dòng)； (2) 彩燈兩亮兩滅，從左向右移動(dòng)； (3) 四亮四滅，從左向右移動(dòng) (4) 從 1～ 8 從左到右逐次點(diǎn)亮，然后逐次熄滅； (5) 四種花樣自動(dòng)變換。 （三） 主要參考元器 ： 555定時(shí)器，模十六計(jì)數(shù)器 74LS161，雙 D觸發(fā) 器 74LS74，與門 74LS08，非門 74LS04，四選一數(shù)據(jù)選擇器 74LS153，八位移位寄存器 74LS164。 2 系統(tǒng)總成及工作原理 系統(tǒng)組成框圖 把四花樣彩燈設(shè)計(jì)分為幾個(gè)獨(dú)立的功能模塊進(jìn)行設(shè)計(jì) ,每一個(gè)模塊完成特定的功能 ,再把它們有機(jī)的組織起來構(gòu)成一個(gè)系統(tǒng)完成彩燈控制器的設(shè)計(jì)。系統(tǒng)可由四個(gè)模塊組成，它們分別是：四種碼產(chǎn)生電路、開關(guān)電路、數(shù)據(jù)輸出、時(shí)鐘電路。設(shè)計(jì)框圖如圖 所示： 圖 21 工 作原理分析 從多諧振蕩器出來的脈沖信號(hào)分為兩路：一路作為計(jì)數(shù)脈沖送到模十六計(jì)數(shù)器；另一路做為移位時(shí)鐘脈沖加到移位寄存器。調(diào)節(jié)多諧振蕩器的電阻可以改變震蕩頻率，即改變彩燈移動(dòng)的速度，得到不同的動(dòng)態(tài)效果。 多諧振蕩器、雙 D 觸發(fā)器、數(shù)據(jù)選擇器共同組成一個(gè)電子開關(guān)。多諧振蕩器輸出的計(jì)數(shù)脈沖經(jīng)雙 D 觸發(fā)器兩位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器，在它的兩個(gè)輸出端得到 00、0 11 四種邏輯狀態(tài)。這四個(gè)狀態(tài)作為數(shù)據(jù)選擇器的四個(gè)數(shù)據(jù)通道選擇信號(hào)，對(duì)應(yīng)從模十六計(jì)數(shù)器輸送到數(shù)據(jù)選擇器的 QA， QB， QC， QD 四個(gè)分頻信號(hào)。其作用相當(dāng)于一個(gè)受控的一 刀四位的機(jī)械轉(zhuǎn)換開關(guān)。當(dāng)雙 D 觸發(fā)器輸出為 “00”時(shí)，數(shù)據(jù)選擇器輸出 10101010 序列脈沖，為八分頻信號(hào)，實(shí)現(xiàn)花樣一；為 “10” 時(shí)，數(shù)據(jù)選擇器輸出 11001100 序列脈沖，為八分頻信號(hào)，實(shí)現(xiàn)花樣二；為 “01” 時(shí)數(shù)據(jù)選擇器輸出 11110000 序列脈沖，為八分頻信號(hào)，實(shí)現(xiàn)花樣三；為 “11” 時(shí)數(shù)據(jù)選擇器輸出 1111111100000000 序列脈沖，為十六分頻信號(hào)，實(shí)現(xiàn)花樣四。調(diào)節(jié)開關(guān)電路的 CP 脈沖產(chǎn)生電路的電阻，可以改變開關(guān)的切換時(shí)間用以選擇每種花樣出現(xiàn)時(shí)間的長短。 數(shù)據(jù)選擇器的輸出端接移位寄存器的輸入端， 在時(shí)鐘脈沖的作用下，數(shù)據(jù)在移位寄存器的八位并行輸出端從 Q0 到 Q7 順序移動(dòng)。移動(dòng)的八位控制信號(hào)直接控制發(fā)光二極管的亮滅，就出現(xiàn)了八路四花樣自動(dòng)循環(huán)切換的流水彩燈。 3 電路方案設(shè)計(jì) 電路圖設(shè)計(jì) 將各單元電路組織起來就得到了系統(tǒng)電路圖，如圖所示 : 圖 31 本電路圖設(shè)計(jì)簡單、結(jié)構(gòu)清晰，可分為四種碼產(chǎn)生電路、開關(guān)電路、輸出電路和時(shí)鐘電路這四個(gè)模塊。四種碼產(chǎn)生電路由模十六計(jì)數(shù)器和組合邏輯門構(gòu)成，開關(guān)電路由雙 D 觸發(fā)器和數(shù)據(jù)選擇器構(gòu)成，輸出電路由移位寄存器和彩燈構(gòu)成，時(shí)鐘電路由兩個(gè) 555 構(gòu)成。 通過改變 多諧振蕩器的電阻可改變彩燈流動(dòng)的速度和各花樣持續(xù)的時(shí)間，實(shí)現(xiàn)了彩燈花樣的動(dòng)態(tài)變化，增強(qiáng)了控制器的靈活性。 4 單元電路設(shè)計(jì)與計(jì)算 時(shí)鐘脈沖產(chǎn)生電路 用 555 定時(shí)器構(gòu)成多諧振蕩器 ,電路輸出便得到一個(gè)周期性的矩形脈沖 ,其周期為 : T=(R1+2R2)C (41) 要用兩個(gè) 555 產(chǎn)生兩個(gè)時(shí)鐘脈沖 ,一個(gè)控制 74LS161 模十六計(jì)數(shù)器和八位移位寄存器 ,要能看到彩燈的流動(dòng) ,其周期設(shè)為 1 秒左右 , 電阻值和電容值可設(shè)為： R1=1KΩ ， R2=51KΩ ， C= 由公式（ 4
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