【正文】 ............... 17 安裝與調(diào)試 : ................................................... 17 元件的分類與檢測 ......................................... 17 電子電路的故障分析與處理 ................................. 19 調(diào)試過程中遇到的問題 ..................................... 19 心得體會 .............................................................. 20 致辭 .................................................................. 21 參考文獻(xiàn)、資料索引 .................................................... 22 西安歐亞學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 1 1 緒論 彩燈控制 系統(tǒng)研究的意義 利用控制電路可使彩燈 (例如霓虹燈 )按一定的規(guī)律不斷的改變狀態(tài) ， 不僅可以獲得良好的觀賞效果 ， 而且可以省電 (與全部彩燈始終全亮相比 ).近年來 ， 隨著人們生活水平的較大提高 ， 人們對于物質(zhì)生活的要求也在逐漸提高 ， 不光是對各種各樣的生活電器 的需要 ， 也開始在環(huán)境的幽雅方面有了更高的要求 .比如日光燈已經(jīng)不能滿足于我們的 需要 ， 彩燈的運(yùn)用已經(jīng)遍布于人們的生活中 ， 從歌舞廳到卡拉 OK 包房 ， 從節(jié)日的祝賀到 日常生活中的點(diǎn)綴 .這些不緊說明了我們對生活的要求有了質(zhì)的飛躍 ，也說明科技在現(xiàn) 實(shí)運(yùn)用中有了較大的發(fā)展 .在這一設(shè)計中我們將涉及有關(guān)彩燈控制器的設(shè)計 ， 從原理上 使我們對這一設(shè)計有所了解 .將其確實(shí)的與我們相聯(lián)系起來。 國內(nèi)外研究發(fā)展現(xiàn) 經(jīng)查閱相關(guān)資料可知，國內(nèi)外現(xiàn)今彩燈循環(huán)制主要有以下三種方法： (1)采用單片機(jī)或 DSP 控制，單片機(jī)與 DSP 在通信，信號處理，自動化等諸多領(lǐng)域有著極其廣泛的應(yīng)用。對單片機(jī)或 DSP 芯片編寫程序來實(shí)現(xiàn)對彩燈的控制，具有控制方便靈活，顯示方式多種多樣，外圍電路少等優(yōu)點(diǎn)。 (2)采用 CPLD 或 FPGA 控制， CPLD 與 FPGA均是基于硬件描述語言的編程，具有單片機(jī)和 DSP 處理器相同的優(yōu) 點(diǎn)，但實(shí)現(xiàn)成本相對較高。 (3)采用數(shù)字集成電路，由于集成度高，功能強(qiáng)大，所需器件少，成本低等諸多優(yōu)點(diǎn)，所以集成電路在各種電子設(shè)備中得到了非常廣泛的應(yīng)用。 畢業(yè)設(shè)計的主要內(nèi)容 設(shè)計一電路控制彩燈的循環(huán)顯示，安裝調(diào)試電路、驗證功能。 具體內(nèi)容是 8 個發(fā)光二極管排成一行，二極管的亮滅構(gòu)成彩燈圖形。設(shè)計一個數(shù)字系統(tǒng)，其循環(huán)顯示如下 8 種彩色圖案。 (1) 彩燈全亮； (2) 彩燈自左向右漸滅至全滅； (3) 彩燈自左向右漸亮至全亮； (4) 彩燈全滅； (5) 彩燈自右 向左漸亮至全亮； (6) 彩燈自右向左漸滅之全滅； (7) 彩燈全亮； (8) 彩燈全滅。 西安歐亞學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 2 設(shè)計方法 根據(jù)設(shè)計要求，分析并設(shè)計電路： (1) 時鐘電路 眼睛要能夠分辨出發(fā)光二極管的移位狀態(tài)，所以時鐘的頻率不能太高，應(yīng)該在50Hz 以下。用 NE555 定時器設(shè)計出一個方波發(fā)生器（即多諧振蕩器），頻率在 50Hz以下即可。 (2) 移位寄存器的連接 8 個發(fā)光二極管的亮滅直接由移位寄存器的輸出端控制，需要用兩片 4 位移位寄存器?？紤]移位寄存器能左移、右移及并入，采用兩片 74LS194 級聯(lián)，讓其實(shí)現(xiàn)左移、右移及并 入（全 1 和全 0）功能。 (3) 圖案的狀態(tài)切換和移位寄存器的方式控制 8 種彩色圖案的切換可以通過一個 8 進(jìn)制的計數(shù)器實(shí)現(xiàn)，即每一個數(shù)字對應(yīng)一種圖形，且對應(yīng)移位寄存器的控制及移位、并入的數(shù)據(jù)。 另外，數(shù)據(jù)在 8 個發(fā)光二極管之間移位，即上述計數(shù)器每一計數(shù)狀態(tài)要保持 8個時鐘，這也需要一個 8 進(jìn)制分頻器，用該分頻器的輸出控制前一計數(shù)器的計數(shù)。其中 8 個進(jìn)制的分頻器由 74LS161 來實(shí)現(xiàn)，可用清零或置數(shù)法。 (4) 發(fā)光二極管的驅(qū)動 發(fā)光二極管發(fā)光時的工作電流有幾個島十幾個毫安， 74LSXX 系列的芯片的灌電流可達(dá)十幾毫安，而 拉電流只有零點(diǎn)幾毫安，且規(guī)定高電平點(diǎn)亮發(fā)光二極管，低電平熄滅，所以移位寄存器 74LS194 不能直接驅(qū)動發(fā)光二極管，可用 74HC194 代替74LS194，且移位寄存器與發(fā)光二極管之間還應(yīng)該加限流電阻，該電阻一般取幾百歐姆。 2 總體方案 通過分析問題和初步的整體思考，設(shè)計出如下方案：整體功能的實(shí)現(xiàn)需要以下三個模塊來實(shí)現(xiàn)：時鐘信號的產(chǎn)生 ， 花型的控制 ， 花型的演示模塊。 總體框圖如圖 1 所示： 西安歐亞學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 3 圖 1 總體框圖 時鐘信號 由 NE555 定時器構(gòu)成的多諧振蕩器 由于 NE555 定時器內(nèi)部的比較器靈敏度高，輸出驅(qū)動電流大，功能靈活，而且采用差分電路形式，它的振蕩頻率受電源電壓和溫度的影響很小。所以由 NE555 定時器構(gòu)成的多諧振蕩器的振蕩頻率穩(wěn)定，不易受干擾。 脈沖發(fā)生器由 NE555 與 R1，R2， C1， C2 組成的多諧振蕩器組成 ， 它是為 花型控 制 器提供脈沖的。 花型控制 8 個發(fā)光二極管的亮滅直接由移位寄存器的輸出端控制，需要兩片 4 位寄存器。考慮移位寄存器能左移 、右移及并入，采用兩片 74LS194 級聯(lián)，讓其實(shí)現(xiàn) 左移 、右移及并入（全 1 和全 0）功能。 花型演示 8 種彩色圖案的切換可通過一個 8 進(jìn)制的計數(shù)器實(shí)現(xiàn)，既每一個數(shù)對應(yīng)一種圖形，且對應(yīng)移位寄存器的方式控制及移位 并入、并入的數(shù)據(jù)，用如下表格 1 表示 表 1 彩燈圖案分配表 對應(yīng)圖案 計數(shù)器狀態(tài) （ Q2 Q1 Q0） 移位寄存器方式 （ S1 S0） 移位寄存器 （ SL SR） 并入數(shù)據(jù) （ Sabcd） 第 1 種 0 0 0 0 1 1 第 2 種 0 0 1 0 1 0 第 3 種 0 1 0 1 0 1 第 4 種 0 1 1 1 0 0 第 5 種 1 0 0 1 1 1 第 6 種 1 0 1 1 1 0 第 7 種 1 1 0 1 1 1 第 8 種 1 1 1 1 1 0 西安歐亞學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 4 3 電路硬件的功能 組 成 電阻 電阻的英文名稱為 resistance，通常縮寫為 R，它是導(dǎo)體的一種基本性質(zhì)，與導(dǎo)體的尺寸、材料、溫度有關(guān) ，用符號 R 表示，單位為歐姆、千歐、兆歐，分別用 Ω、KΩ、 MΩ 表示。 電阻器是電氣、電子設(shè)備中用得最多的基本元件之一。主要用于控制和調(diào)節(jié)電路中的電流和電壓，或用作消耗電能的負(fù)載 。 電阻器有不同的分類方法。按材料分，有碳膜電阻、水泥電阻、金屬膜電阻和線繞電阻等不同類型；按功率分，有 、 、 、 、 1W、 2W等額定功率的電阻；按電阻值的精確度分，有精確度為 177。 5%、 177。 10%、 177。 20%等的普通電阻，還有精確度為 177。 %、 177。 %、 177。 %、 177。 l%和 177。 2%等的精密電阻。電阻的類別可以通過外觀的標(biāo)記識別。 電阻器的種類有很多，通常分為三大類：固定電阻，可變電阻，特種電阻。在電子產(chǎn)品中，以固定電阻應(yīng)用最多。而固定電阻以其制造 材料又可分為好多類，但常用、常見的有 RT 型碳膜電阻、 RJ 型金屬膜電阻、 RX 型線繞電阻，還有近年來開始廣泛應(yīng)用的片狀電阻。型號命名很有規(guī)律，第一個字母 R 代表電阻；第二個字母的意義是： T－碳膜， J－金屬， X－線繞，這些符號是漢語拼音的第一個字母 。 電阻是一個線性元件。說它是線性元件，是因為通過實(shí)驗發(fā)現(xiàn)，在一定條件下，流經(jīng)一個電阻的電流與電阻兩端的電壓成正比 ——即它是符合歐姆定律： I=U/R 常見的碳膜電阻或金屬膜電阻器在溫度恒定，且電壓和電流值限制在額定條件之內(nèi)時，可用線性電阻器來模擬。如果電壓或電流值超過規(guī)定 值，電阻器將因過熱而不遵從歐姆定律，甚至還會被燒毀。線性電阻的工作電壓與電流的關(guān)系如圖 1 所示。 電阻的種類很多，通常分為碳膜電阻，金屬電阻，線繞電阻等：它又包含固定電阻與可變電阻，光敏電阻，壓敏電阻，熱敏電阻等。 通常來說，使用萬用表可以很容易判斷出電阻的好壞：將萬用表調(diào)節(jié)在電阻擋的合適擋位，并將萬用表的兩個表筆放在電阻的兩端，就可以從萬用表上讀出電阻的阻值 。 電容 電子制作 中需要用到各種各樣的 電容器 ，它們在電路中分別起著不同的作用。與電阻 器相似，電容器通常簡稱其為電容，用字母 C 表示。顧名思義，電 容器就是 “儲存電荷的容器 ”。盡管電容器品種繁多，但它們的基本結(jié)構(gòu)和原理是相同的。兩片相距很近的金屬中間被某絕緣物質(zhì) (固體、氣體或液體 )所隔開，就構(gòu)成了電容器。兩片西安歐亞學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文）