单片机课程设计(论文）节日灯光设计.doc
目 录1 设计任务与要求2 1.1 提出问题 2 1.1.1分析问题 2 1.2.2解决问题 2 1.2 需求分析 22、方案设计32.1 设计思路32.2 设计电路图43、单元电路设计33.1 多谐振荡器33.2 JK触发器53.374LS138译码器63.474LS161计数器73.574LS194移位寄存器7总结和体会9参考文献101.1提出问题随着社会的发展和人们生活环境的不断改善和美化，在许多场合可以看到彩色霓虹灯。LED彩灯由于其丰 富的灯光色彩，低廉的造价以及控制简单等特点而得到了广泛的应用，用 彩灯来装饰街道和城市建筑物已经成为一种时尚。但目前市场上各式样的LED彩灯控制器大多数用全硬件电路实现，电路结构复杂、功能单一，这样一旦制作成品只能按照固定的模式闪亮，不能根据不同场合、不同时间段的需要来调节亮灯时间、模式、闪烁频率等动态参数。这种彩灯控制器结构往往有芯片过多、电路复杂、功率损耗大等缺点。此外从功能效果上看，亮灯模式少而且样式单调，缺乏用户可操作性，影响亮灯效果。因此有必要对现有的彩灯控制器进行改进。1.1.1分析问题 要想完成彩灯控制系统，模拟彩灯控制系统的情况，需要通过汇编语言来实现彩灯的多种变换，这就要能熟练地使用汇编语言并且要8279、8086、74LS138芯片的各个引脚的功能熟练掌握。同时也要有很强的动手能力以及自主学习的能力1.1.2解决问题 要完成彩灯控制系统，模拟彩灯控制系统的情况，可以用七段LED显示管模拟彩灯，然后用8279完成显示功能实现多种变换的花样12需求分析在此次实验中我们通过可编成程序利用LED显示管来实现多种花样变换。1. 使六个显示管上下闪；2. 使六个显示管全闪；3. 使六个显示管间隔闪；4. 使六个显示管反向间隔闪；5. 使六个显示管的点依次闪；6. 使六个显示管和点依次闪。（内容小四号宋体）2.1 设计思路利用555定时器组成产生脉冲信号，通过一些门电路将信号分离，用移位寄存器74LS194分别控制三种灯的点亮和熄灭，用一片74LS161和一片数据选择器74LS153组成数据产生器，产生的信号作为移位寄存器的右移输入信号，用一片74LS161和一片74LS138作为数据发生器，产生的数据作为移位寄存器的S0和s1的控制信号，控制数据左移，右移和保持的功能。2.2 设计电路图图1 总体方框图图2 原理图本电路主要有四部分组成，分别是由555定时器组成的脉冲输出电路，由脉冲输出电路作为移位寄存器的输入数据，由灯信号控制信号控制器，用来控制移位寄存器的左移和右移；由移位寄存器部分实现灯的左移和右移。由555定时器所产生的脉冲信号，被用作移位寄存器和计数器74LS151的触发信号，计数器74LS161的输出端Q0和Q1作为数据选择器的选择信号，因此有在数据选择器的数据输入端接入的信号就被送到移位寄存器中，作为移位寄存器的输入信号，移位寄存74LS194在脉冲信号的作用下将信号吸收进来，实现数据的传递，即可实现灯的追逐现象。三个移位寄存器的状态是由计数器74LS161和一个74LS138译码器控制，而三排灯的状态又决定了计数器的触发，74LS161被设计为一个五位计数器，这是因为三个移位寄存器的状态有五个，74LS161的输出控制74LS138译码器，即可产生八个信号，再由真值表，可得出移位寄存器工作状态的控制信号的最简逻辑函数表达式，将译码器的响应信号取出，经门电路即可成为移位寄存器的控制信号，控制器处于置数，左移或右移的状态。移位寄存器的输出连接发光二极管，即可将输入的信号表示出来，视觉上形成追逐图案。3、单元电路设计3.1多谐振荡器应用由555定时器的多谐振荡器设计时通过调节R1，R2和C1的大小调节振荡频率以达到1HZ的秒钟连续脉冲由555构成的多谐振荡器电路如图3所示：图3 由555定时器构成的多谐振荡器根据555定时器的功能表可知到由555定时器构成的多谐振荡器，接通电源后，电容C被充电，当Vc上升到2/3Vcc时，触发器被复位，同时发电BJTT导通，此时V0为低电压，电容C通过R2和T放电，使Vc下降。当Vc下降到1/3Vcc时，触发器又被置位，V0翻转为高电平。当C放电结束时，T截止，Vcc将通过R1、R2向电容C充电。而当Vc上升到2/3Vcc时，触发器又周而复始，在输出端就得到一个周期性的方波。图4和表1分别为555定时器引脚图和功能表：图4 555定时器引脚图表1 555定时器的功能表输入输出阀值输入触发值复位输出放电管T××00导通<(2/3)Vcc<(1/3)Vcc11截止>(2/3)Vcc>(1/3)Vcc10导通<(2/3)Vcc>(1/3)Vcc1不变不变3.2 JK触发器JK触发器为下降沿敏感的触发器，J=K=1时，JK触发器每输入一个脉冲状态改变一次，因此Q的输出是周期性的时钟脉冲。而当Y3和Y4有一个有效时，此时为全部左移或右移状态，将脉冲信号选入电路中，由此实现时钟脉冲的分频和选择。图5和表2分别为JK触发器的引脚图和真值表： 表2 JK触发器的真值表JK功能0000保持00110100置001101001置110111101翻转1110 图5 JK触发器的引脚图3.3 74LS138译码器图6和表3分别为74LS138的引脚图和真值表：图6 74LS138的引脚图表3 74LS138的真值表输入输出控制码数码×××××1111111100×××11111111100000111111110001101111111001011011111100111110111110100111101111010111111011101101111110110111111111103.4 74LS161计数器图7和表4分别为74LS161的引脚图和真值表：图7 74LS161的引脚图表4 161计数器的真值表输入输出CPPT×0×××××××000010××dcbadcba×110×××××保持×11×0××××保持（C=0）1111××××计数3.5 74LS194移位寄存器图8和表5分别为74LS194的引脚图和真值表：图8 74LS194的引脚图表5 194移位寄存器真值表功能输入输出CP清零0×××××××××0000保持1××0××××××并入111××右移1011×××××11010×××××0左移110×1××××1110×0××××0保持100×××××××总结和体会本设计系统与市面上大多数的LED彩灯相比，该种彩灯具有更好的灯光装饰效果，性价比更高，与普通的全硬件 LED彩灯相比具有更好的经济效益。应用主控模块输出的控制信号去控制灯管内的 LED板模块工作 ,使得产品性能稳定 ,便于安装容易操作。是一种很有发展前途的彩灯控制器。首先，通过本次设计，我学会了综合运用各种知识，使得我理论学习得到应用，对我深刻掌握理论知识是很有帮助的，同时也帮助我提高独立分析问题和解决问题的能力，这对以后的工作是很有帮助的。通过本次设计，让我很好的锻炼了理论联系实际，与具体项目、课题相结合开发、设计产品的能力。既让我们懂得了怎样把理论应用于实际，又让我们懂得了在实践中遇到的问题怎样用理论去解决。在设计过程中，总是遇到这样或那样的问题。有时发现一个问题的时候，需要做大量的工作，花大量的时间才能解决。自然而然，我的耐心便在其中建立起来了。为以后的工作积累了经验，增强了信心。参考文献 1 贾秀美.数字电路实践技术（第一版）M.中国科学技术出版社，2000. 2 王毓银.脉冲与数字电路（第三版）M.高等教育出版社，1999. 3 路勇.电子电路实践及仿真（第一版）M.清华大学出版社，2004. 4 岳怡.数字电路与数字电子技术（第一版）M.西北工业大学出版社，2001. 5 刘常澍.数字逻辑电路（第一版）M.国防工业出版社，2002. 6 萧宝瑾.propel 99 SE操作指导与电路设计实例（第一版）M.太原理工大学，2004. 7 赵学良.张国华.电源电路M.北京:电子工业出版社,1995.
