四路彩燈控制器設(shè)計(jì)方案(已修改)
2025-05-25 22:05 本頁面
【正文】 四路彩燈控制器設(shè)計(jì)方案1 前言隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城市之間的燈光系統(tǒng)花樣越來越多，用中規(guī)模集成電路設(shè)計(jì)并制作一個(gè)四路彩燈顯示系統(tǒng)，可用于節(jié)日慶典，醫(yī)院病房等多處地方，同用單片機(jī)控制相比，它具有準(zhǔn)確，不易受外界干擾出錯(cuò)，因而得到了廣泛的應(yīng)用。小到人們?nèi)粘Ｉ钪械碾娮淤R卡，大到賓館、醫(yī)院等公共場所的大型數(shù)顯電子鐘。用中規(guī)模集成電路設(shè)計(jì)并制作一個(gè)四路彩燈顯示系統(tǒng)，要求如下：1) 開機(jī)自動(dòng)置入初始狀態(tài)后即能按規(guī)定的程序進(jìn)行循環(huán)顯示；2) 程序由三個(gè)節(jié)拍組成：第一節(jié)拍時(shí)，四路輸出Q1～Q4依次為1，使第一路彩燈先點(diǎn)亮，接著第二，第三，第四路彩燈點(diǎn)亮。第二節(jié)拍時(shí)，Q4～Q1依次為0，使第四路彩燈先滅，然后使第三，第二，第一路彩燈滅。第三節(jié)拍時(shí)，Q1～，，共進(jìn)行4次。每個(gè)節(jié)拍費(fèi)時(shí)都為4秒，執(zhí)行一次程序共需12秒；3) 用發(fā)光二極管顯示彩燈系統(tǒng)的各節(jié)拍。根據(jù)課程設(shè)計(jì)要求，首先確定總設(shè)計(jì)方案，然后用EDA軟件設(shè)計(jì)各單元電路并仿真分析，最后完善總體電路寫出設(shè)計(jì)報(bào)告。編輯說明書：Word 2003繪制框圖：SmartDraw 7繪制原理電路：Protel、Altium、Multisim、Tina、Proteus等仿真分析：Altium、Multisim、Tina、Proteus等PCB：Protel、Altium、Multisim、Tina、Proteus等設(shè)計(jì)所需軟件用以上任意即可完成需求。2 總體方案設(shè)計(jì)通過查閱大量相關(guān)技術(shù)資料，并結(jié)合自己的實(shí)際知識(shí)，我主要提出了兩種技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能。下面我將首先對這兩種方案的組成框圖和實(shí)現(xiàn)原理分別進(jìn)行說明，并分析比較它們的特點(diǎn)，然后闡述我最終選擇方案的原因。 四路彩燈控制流程框圖采用單片機(jī)控制電路為主實(shí)現(xiàn)四路彩燈顯示。 運(yùn)用C語言編程，然后編譯，通過單片機(jī)內(nèi)部實(shí)現(xiàn)四路彩燈的顯示，編譯成功后通過下載機(jī)下載至芯片，然后連接即可實(shí)現(xiàn)預(yù)先功能。 方案一的原理框圖采用中規(guī)模數(shù)字芯片組合實(shí)現(xiàn)四路彩燈顯示系統(tǒng)。 要實(shí)現(xiàn)本系統(tǒng)，需要設(shè)計(jì)時(shí)鐘脈沖產(chǎn)生電路，循環(huán)控制電路和彩燈花樣輸出電路。中規(guī)模數(shù)字芯片的組合方式多種多樣，本設(shè)計(jì)決定時(shí)鐘脈沖產(chǎn)生電路由74LS161分頻實(shí)現(xiàn)，循環(huán)控制電路由74LS161實(shí)現(xiàn)，彩燈花樣輸出電路由74LS194和相關(guān)邏輯門電路實(shí)現(xiàn)。 方案二的原理框圖1) 方案一優(yōu)點(diǎn)：連接線路較少簡單，可以實(shí)現(xiàn)的功能更多，擴(kuò)展性強(qiáng)。缺點(diǎn)：編程較為麻煩，容易出錯(cuò)，不利于理解底層電路的連接和實(shí)現(xiàn)其功能。同時(shí)用單片機(jī)控制不宜體現(xiàn)數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)運(yùn)用實(shí)踐的能力。2) 方案二優(yōu)點(diǎn)：不用編程，不用編譯只要正確連接線路，元器件參數(shù)選擇合適就能正常工作。缺點(diǎn)：必須掌握所有芯片的引腳功能及作用，并且連線較為復(fù)雜。本學(xué)期我們學(xué)習(xí)了數(shù)字電子技術(shù)，一直感覺數(shù)電學(xué)的不太好，很多概念模糊不清，盡管在學(xué)院創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)提前學(xué)習(xí)了單片機(jī)編程技術(shù)，但是為了打好基礎(chǔ)，學(xué)好基礎(chǔ)電子技術(shù)課程，我決定選擇方案二。 3 單元模塊設(shè)計(jì) 本系統(tǒng)主要分為三個(gè)單元模塊，它們分別是：秒脈沖電路、模12計(jì)數(shù)器74LS163設(shè)計(jì)、和移位寄存器74LS194控制顯示電路。各單元模塊功能及相關(guān)電路的具體說明如下。 555定時(shí)器構(gòu)成秒脈沖電路設(shè)計(jì)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,對于彩燈控制器，我們需要 1Hz占空比為50%的方波信號(hào)，設(shè)計(jì)電路圖如下：
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