毕业设计（论文）-四花样彩灯控制器设计.doc

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1、 四川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文) I 目 录 摘 要1 第 1 章 前言2 第 2 章 系统组成及工作原理3 第 3 章 电路方案选择5 第 4 章 单元电路设计与计算7 4.1 时钟脉冲产生电路7 4.2 四种码产生电路9 4.3 彩灯自动转换控制电路13 4.4 花样输出电路设计.14 第 5 章 整机电路设计17 第 6 章 电路仿真19 6.1 软件介绍19 6.2 仿真电路19 结 论23 参考文献24 附录 1 花样彩灯控制器原理总图.25 附录 2 元器件明细表26 四川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文) 第 1 页 摘 要 彩灯控制器在我门日常生活中有重要的运用

2、，如广告牌的设计和节日彩灯的设 计都能运用到它的原理。本次设计的四花样彩灯控制器是其中较简单的，但这是进 行复杂设计的基础。 本次课程设计要设计一个四花样彩灯控制器。首先要分析设计要求，从要实现 四花样入手推导出要使用的芯片。可通过八位右移寄存器 74LS164 实现八个彩灯的 向右移动，从它的右移输入端输入四种码来实现它的四种花样。根据四种花样确定 这四种码，可通过模十六计数器 74LS161 的输出端接与门 74LS08 和非门 74LS04 产 生。要实现彩灯的自动转换，把四种码输入四选一数据选择器 74LS153 的四个输入 端，它的地址输入端接双 D 触发器 74LS74 的两个输出

3、端，74LS74 可产生四种循环 的状态，从而实现彩灯的自动转换。时钟信号由两个 555 产生，一个产生周期为 0.721 秒的矩形脉冲控制模十六计数器 74LS161 和八位右移寄存器 74LS164,另一个 产生周期为 14.01 秒的脉冲控制双 D 触发器。当彩灯完成一种花样时，双 D 触发器 输出状态改变，数据选择器选择另一种码输出，彩灯变为下一种花样，直到完成四 种花样再循环变化。 经实验验证，所设计的四花样彩器能完成四花样变换。 关键词 时钟脉冲；分频；自动转换；控制器；数据选器 四川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文) 第 2 页 第 1 章 前言 彩灯控制器有着非常广泛的运用

4、，如：LED 彩灯，音乐彩灯控制器，二维彩灯 控制器等等。随着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。优易 LED 全彩灯光控制系统由 Color Edit 编辑软件、主控器、分控器和 LED 光源组成，广泛应用于城市景观、风景名胜、

5、 道路桥梁、建筑轮廓、娱乐场所、户外广告、室内装饰等美化、亮化工程。 二维彩灯控制器可控制五路彩灯逐行递增点亮，再逐行递减熄灭。若将一定数 量的彩色灯组合联接，就能营造出平面上色彩变化的场景，这比通常控制一条线上 的色彩流动更加丰富绚丽。控制器采用数字集成块，外围元器件少、电路结构简单， 只要元器件完好、装接无误，装后无须调试即可一举成功。 音乐彩灯控制器是专用于卡拉 ok 厅 KTV 包房的彩灯控制设备，其最大优点是 不与电视音响等设备有任何连接，本设备通过检测包房里的环境音频信号强弱来控 制通过彩灯的电流大小（即亮暗程度）来烘托娱乐的兴趣的目的，也就是随着声音 的大小而使彩灯闪烁，歌声和彩

6、灯一起跳动，从而让唱歌人激情高涨，留连忘返。 本课题研究的是四花样彩灯控制器，应用的是数字逻辑电路的有关知识，是进 行复杂设计的基础，对进行复杂彩灯设计具有指导意义 四川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文) 第 3 页 第 2 章 系统组成及工作原理 四花样彩灯设计可先对几个独立的功能模块进行设计，每一个模块完成特定的 功能,再把它们有机的组织起来构成一个系统完成彩灯控制器的设计。系统可由四个 模块组成，它们分别是：时钟电路、四种码产生电路、自动转换控制电路、数据输 出，设计框图如图 2-1 所示。 图 2-1 系统组成框图 各模块的组成及功能分析： 1.时钟电路：由两个 555 和电阻电容

7、组成，构成两个多谐振荡器，一个周期为 0721 秒，控制计数器和寄存器，另一个周期为 14.01 秒，控制双 D 触发器。 2.四种码产生电路:由模十六计数器 74LS161、与门 74LS08 和非门 74LS04 组成， 计数器的四个输出端接组合逻辑门从而产生四种码。 3.自动转换控制电路：由双 D 触发器 74LS74 和四选一数据选择器 74LS153 组成， 双 D 的两输出端接数据选择器的地址输入端，它能产生两位循环二进制码，每改变 一种状态，数据选择器选择一种码输出，使彩灯花样自动循环。 4.数据输出电路：由八位移位寄存器 74LS164 和八个彩灯组成，选择输出的每 一种码输入

8、到寄存器的数据输入端，使码在寄存器的八个输出端自左向右移动，实 现彩灯的花样。 工作原理分析： 从多谐振荡器出来的脉冲信号分为两路：一路作为计数脉冲送到模十六计数器； 另一路做为移位时钟脉冲加到移位寄存器。调节多谐振荡器的电阻可以改变震荡频 时钟电路 输出电路 时钟电路控制电路 四种码产生电 路 四川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文) 第 4 页 率，即改变彩灯移动的速度，得到不同的动态效果。 多谐振荡器、双 D 触发器、数据选择器共同组成一个电子开关。多谐振荡器输 出的计数脉冲经双 D 触发器两位二进制计数器，在它的两个输出端得到 00、01、10、11 四种逻辑状态。这四个状态作为数据

9、选择器的四个数据通道选择信 号，对应从模十六计数器输送到数据选择器的 QA，QB，QC，QD 四个分频信号。其作 用相当于一个受控的一刀四位的机械转换开关。当双 D 触发器输出为“00”时，数 据选择器输出 10000000 序列脉冲，为八分频信号，实现花样一；为“10” 时，数 据选择器输出 11000000 序列脉冲，为八分频信号，实现花样二；为“01” 时数据 选择器输出 11110000 序列脉冲，为八分频信号，实现花样三；为“11” 时数据选 择器输出 1111111100000000 序列脉冲，为十六分频信号，实现花样四。调节开关电 路的 CP 脉冲产生电路的电阻，可以改变开关的切

10、换时间用以选择每种花样出现时间 的长短。 数据选择器的输出端接移位寄存器的输入端，在时钟脉冲的作用下，数据在移 位寄存器的八位并行输出端从 Q0 到 Q7 顺序移动。移动的八位控制信号直接控制发 光二极管的亮灭，就出现了八路四花样自动循环切换的流水彩灯。 四川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文) 第 5 页 第 3 章 电路方案选择 循环彩灯电路设计方案有多种，这里考虑了以下两种方案： 方案 1 利用数字芯片实现。用模十六计数器 74LS161 的输出端的最高位 QD作为双 D 触 发器的时钟，可以少用一个 555 定时器。计数器每计八个数，QD由低电平变为高电 平，双 D 触发器的状态改变

11、，四选一数据选择器 74LS153 选择下一种码输出，彩灯 变为另一种花样，以后四种花样循环改变。如图 3-1 所示。 图 U1A74LS04D 2 1 U1B 74LS04D 4 3 U1C 74LS04D 6 5 U1D74LS04D 8 9 U2B 74LS08D 4 5 6 U2C 74LS08D 9 10 8 U4 2Y 9 2C0 10 2C1 11 2C2 12 2C3 13 A 14 B 2 1G 1 1Y 7 1C0 6 1C1 5 1C2 4 1C3 3 2G 15 74LS153D U6 QA 3 QB 4 QC 5 QD 6 A 1 B 2 CLR 9 CLK 8 QE

12、 10 QF 11 QG 12 QH 13 74LS164D QA 14 QB 13 QC 12 QD 11 RCO 15 A 3 B 4 C 5 D 6 ENP 7 ENT 10 LOAD 9 CLR 1 CLK 2 U3 74LS161D U7A 1D 2 1Q 5 1Q 6 1CLR 1 3 1PR 4 74LS74D U7B 2D 12 2Q 9 2Q 8 2CLR 13 11 2PR 10 74LS74D 四川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文) 第 6 页 3-1 比较方案 1 电路图 方案 1 的优点是省了一个 555 脉冲产生电路，使电路更清晰，增强了电路的可 靠性；缺点是如

13、果按此方案连接电路，彩灯无法完成第四种花样（依次点亮，依次 熄灭） ，只能完成一半，依次点亮或依次熄灭，部分实现了设计要求，所以不采用。 方案 2 用多谐振荡器的输出端作为双 D 触发器的时钟。计数器每计八个数，QD由低电 平变为高电平，双 D 触发器的状态改变，四选一数据选择器 74LS153 选择下一种码 输出，彩灯变为另一种花样，以后四种花样循环改变。如图 3-2 所示。 图 3-2 比较方案 2 电路图 优点:本电路图设计简单、结构清晰，可分为四种码产生电路、开关电路、输出 电路和时钟电路这四个模块。四种码产生电路由模十六计数器和组合逻辑门构成， 开关电路由双 D 触发器和数据选择器构

14、成，输出电路由移位寄存器和彩灯构成，时 四川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文) 第 7 页 钟电路由两个 555 构成。通过改变多谐振荡器的电阻可改变彩灯流动的速度和各花 样持续的时间，实现了彩灯花样的动态变化，增强了控制器的灵活性。缺点：原因 可能是数据选择器输出的两种码之间的间隔大于彩灯每一种状态持续的时间，使彩 灯的一种花样完成后并没有进入另一种状态，当进入另一种状态时上一种状态的多 余码进入下一个状态，故出现了混乱的状态，可改变双 D 触发器的 CP 脉冲，即改变 多谐振荡器的电阻，使得一种花样完成后，数据选择器地址输入端状态改变，正好 选择另一组码输出，彩灯花样改变。所以选择第二

15、种方案。 四川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文) 第 8 页 第 4 章 单元电路设计与计算 4.1 时钟脉冲产生电路 时钟脉冲产生电路由 NE555 定时器、两个电阻和两个电容构成。555 定时器是一 种多用途的数字模拟混合集成电路，利用它可以方便的构成施密特触发器、单稳态 触发器和多谐振荡器，由于使用灵活、方便，所以 555 定时器再波形的产生与变换、 测量与控制等多种领域都得到广泛应用。时钟脉冲产生电路主要由 555 定时器芯片 来实现，555 芯片管脚图如图 4-1 所示。 图 4-1 NE555 定时器 555 定时器内部机构如图 4.1 所示，它主要有以下部分组成： (1)电阻

16、分压器。由 3 个 5 K 的电阻组成。 (2)电压比较器。由 C1 和 C2 组成，当控制输入端悬空时，C1 和 C2 的基准电压分 别是 2/3Vcc 和 1/3Vcc。 (3)基本 RS 触发器。由两个与非门 G1 和 G2 构成，对两个比较器输出的电压进行控 制。 (4)放电三极管 VT。VT 是集成极开路的三极管，VT 的集成极作为定时器的引出端 D。 (5)缓冲器。由 G3 和 G4 构成，以提高电路的负载能力。 引脚功能: 1 脚位接地端；2 脚是低电平触发端入端；3 脚是输出端；4 脚是复位端；5 脚 四川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文) 第 9 页 是电压控制端；6 脚

17、是高电平触发端入端；7 脚是放电端；8 脚是电源端。 时钟电路图如图 4-2 所示。 图 4-2 时钟电路 用 555 定时器构成多谐振荡器,电路输出便得到一个周期性的矩形脉冲,其周期 为: T=0.7(R1+2R2)C (4-1) 要用两个 555 产生两个时钟脉冲,两个时钟电路是相同的。 一个控制 74LS161 模十六计数器和八位移位寄存器,要能看到彩灯的流动,其周 期设为 1 秒左右, 电阻值和电容值可设为： R1=1K R2=51K C=0.01f 由公式（4-1）计算得：T=0.721s 时钟电路的输出一路作为计数脉冲送到模十六计数器 74LS161；另一路做为移位 时钟脉冲加到移

18、位寄存器 74LS164。 另一个 555 产生的矩形脉冲控制彩灯的自动转换,其周期设为模十六计数器的 20 倍,改变 R1、R2 的阻值即可，可设为： R1=1K R2=1M C=0.01F 由公式（4-1）计算得：T=14.42s U1 1 DIS 7 OUT 3 RST 4 8 THR 6 CON 5 TRI 2 GND VCC 555_VIRTUAL R1 1kohm R2 51kohm C1 0.01uF C2 10uF 5V VCC 四川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文) 第 10 页 工作原理: 多谐振荡器的输出波形图，如图 4-3 所示。 图 4-3 多谐振荡器的输出波形

19、接通电源后，VCC 经 R1，R2 给电容 C 充电。由于电容上电压不能突变，电源刚 接通时 Vc=0，当 Vc 上升到大于 Vcc3 时，RD=1，SD=1，基本 RS 触发器状况不变， 即输出端 Q 仍为高电平，当 VC 上升到略大于 2VCC3 时，Rn=0，SD=1，基本 RS 触 发器置 0，输出端 Q 为低电平。这时 Q=1，使内部放电管饱合导通。于是电容 C 经 R2 和内部放电管放电，Uc 按指数规律减小。 当 Vc 下降略小于 Vcc3 时，内部比较器 A1 输出高电平，A2 输出低电平，基本 RS 触发器置 1，输出高电平。这时，Q=0，内部放电管截止。于是 C 结束放电并

20、重新 开始充电。如此循环不止，输出端就得到一系列矩形脉冲。 4.2 四种码产生电路 四种码产生电路的核心器件是 74LS161 构成十六位计数器，模十六计数器 74LS161 芯片管脚图如图 4-4 所示。 四川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文) 第 11 页 图 4-4 74LS161 管脚图 74LS161 具有以下功能： (1)异步清零。当0，不管其他输入端的状态如何，不论有无时钟 CP，计数器 RD 输出将直接置零(QDQCQBQA)=0000，称为异步清零。 (2)同步并行预置数。当=1，=0 时，再输入脉冲 CP 上升沿的作用下，并行输 RDLD 入端的数据 dcba 被置入计

21、数器的输出端，即(QDQCQBQA)= dcba。由于这个操作要与 CP 上升沿同步，所以称为同步预置数。 (3)保持。当=1，且 EP*ET=0，则计数器保持原状态不变。这时，如 RDLD EP0、ET=0，则进位信号 Oc(Oc= QDQCQBQAET)保持不变；如 ET=0 则不管 EP 状态如 何，进位信号 Oc=0。 (4)计数。当=EP=ET=1 时，在 CP 端输入计数脉冲作用下，计数器进行二进 RDLD 制加法器计数。 74LS08 是 2 输入四正与门集成电路芯片,74LS04 是带有 4 个非门的芯片。 四种码产生电路如图 4-5 所示。 四川信息职业技术学院毕业设计说明书

22、(论文) 第 12 页 图 4-5 四种码产生电路 四种码产生电路根据彩灯要实现的四花样,得到四种码产生电路要产生的码，如 表 4-1 所示。 表 4-1 四种码 要产生这四种码，可由十六进制计数器 74LS161 接组合逻辑门产生，十六进制 计器的真值表如表 4-2 所示。 花样状态要求周期（位）码 1 一亮一灭，从左向右移动 810000000 2 两亮两灭，从左向右移动 811000000 3 四亮四灭，从左向右移动 811110000 4 从 18 从 00 左到右逐次点亮，然后逐次熄灭 161111111100000000 四川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文) 第 13 页 表

23、 4-2 计数器真值表 工作原理：四种码产生电路由 74LS161 构成十六位计数器。74LS08 是 2 输入四 正与门集成电路芯片,74LS04 是带有 4 个非门的芯片，用来控制和改变 74LS161 输 出的数据，使计数器迅速复位。最终产生四种不同的码，来实现彩灯的四花样。数 输出 序号 原状态S(t) Q4 Q3 Q2 Q1 次态N(t) Q4 Q3 Q2 Q1 Z1Z2Z3Z4 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 1 1 0 0 1 1 1 1

24、 0 0 0 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 1 1 0 0 1 1 1 1 0 0 0 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1

25、 0 0 0 0 0 0 0 0 1 四川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文) 第 14 页 据从 74LS161 十六位计数器的输出端 QA，QB，QC，QD 输出，经过与门和非门用来控 制和改变 74LS161 输出的数据，最终输入到四选一数据选择器 74LS153 的数据输入 端 1C0，1C1，1C2，1C3。 4.3 彩灯自动转换控制电路 彩灯自动转换控制电路由双 D 触发器和双四选一数据选择器 74LS153，双四选一 数据选择器 74LS153 芯片管脚图如图 4-6 所示。 图 4-6 74LS153 管脚图 要实现彩灯四花样的自动转换，就要使四选一数据选择器 74LS153

26、 循环地输出 Z1、Z2、Z3、Z4，也就要使它的地址输入端输入四种状态并循环转变，可用双 D 触 发器实现。 设双 D 触发器的初始状态 Q1Q2 =00 可得，Q1、Q2 的状态变换顺序为 0001 111000，实现四分频。用双 D 触发器的输出端 Q1、Q2 控制选择器的地址输 入端，使数据选择器自动选择一种码输出，实现彩灯花样的自动控制。 四川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文) 第 15 页 自动转换控制电路如图 4-7 所示。 图 4-7 自动控制电路 Q1Q2=AB，74LS153 数据选择器的功能表如表 4-3 所示。 表 4-3 数据选择器功能表 工作原理：数据从多谐振荡

27、器的输出端输出，输入到双 D 触发器的时钟信号输 入端，然后从双 D 触发器的输出端，输出到双四选一数据选择器 74LS153 的地址输 入端。由表 4-3 可知，A、B 循环转变，输 1Y 循环选择四种码 Z1、Z2、Z3、Z4 输出， 使彩灯的四花样自动循环改变。 4.4 花样输出电路设计 花样输出电路由由八位移位寄存器 74LS164、八个彩灯和八个驱动电阻构成。 B（Q2）A（Q1）1Y 0 1 0 1 0 0 0 1 1 0 Z1 Z2 Z3 Z4 Z1 四川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文) 第 16 页 位移位寄存器 74LS164 芯片管脚图如图 4-8 所示。 图 4-8

28、 74LS164 管脚图 当清除端（CLEAR）为低电平时，输出端（QA-QH）均为低电平，串行数据输出 端(A，B) 可控制数据。当 A,B 任意一个为低电平时，则禁止新的数据输入，在时钟端 （CLEAR）脉冲作用下为低电平，当 A、B 有一个为高电平时则另一个就允许输 入数据，并在 CELAR 上升沿作用下决定 QA 的状态。 74LS164 的引脚功能： CLOC：时钟输入端；CELAR：清除端（低电平有效） ；A、B：行数据输入端； QAQH：输出端 花样输出电路如图 4-9 所示。 图 4-9 花样输出电路 当输入移位寄存器数据输入端的码为 10000000 时，清零后在移位脉冲 C

29、P 的作 用下，寄存器数码移动情况如表 4-4 所示。 四川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文) 第 17 页 表 4-4 寄存器数码移动情况表 CPMRQAQBQCQDQEQFQGQH 111000000 0 2001000000 300010000 0 400 0010000 5000001000 6000000100 7000000010 8000000001 工作原理输出电路由八位移位寄存器 74LS164、八个彩灯和八个驱动电阻构成。 寄存器的数据输入端接收开关电路输出的四种码，这四种码在移位寄存器的八位并 行输出端从 QA 向 QH 移动，输出四种彩灯花样。由表 4-4 可看出，

30、输入码中的那位 高电平“1”从寄存器的输出端 QA 经八个移位脉冲 CP 作用后逐渐到了 QH，使输出 端所连接的彩灯依次点亮，实现了彩灯依次点亮的花样。当输入另外的三种码时， 寄存器的数码移动原理相似，所以就不累赘了。 四川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文) 第 18 页 第 5 章 整机电路设计 根据单元电路可得到整机工作原理图，如图 5-1。 图 5-1 四花样彩灯循环的整机电路图 整机电路工作原理： U1A74LS04D 2 1 U1B 74LS04D 4 3 U1C 74LS04D 6 5 U1D74LS04D 8 9 U2B 74LS08D 4 5 6 U2C 74LS08D

31、9 10 8 U4 2Y 9 2C0 10 2C1 11 2C2 12 2C3 13 A 14 B 2 1G 1 1Y 7 1C0 6 1C1 5 1C2 4 1C3 3 2G 15 74LS153D U5A 1D 2 1Q 5 1Q 6 1CLR 1 3 1PR 4 74LS74D U5B 2D 12 2Q 9 2Q 8 2CLR 13 11 2PR 10 74LS74D U6 QA 3 QB 4 QC 5 QD 6 A 1 B 2 CLR 9 CLK 8 QE 10 QF 11 QG 12 QH 13 74LS164D LED1 R1 0.51kohm R2 0.51kohm R3 0.5

32、1kohm R4 0.51kohm R50.51kohm R6 0.51kohm R7 0.51kohm R8 0.51kohm LED5 LED2 LED3 LED4 LED6 LED7 LED8 5V VCC QA 14 QB 13 QC 12 QD 11 RCO 15 A 3 B 4 C 5 D 6 ENP 7 ENT 10 LOAD 9 CLR 1 CLK 2 U3 74LS161D U7 1 DIS 7 OUT 3 RST 4 8 THR 6 CON 5 TRI 2 GND VCC LM555CN R9 1kohm R10 51kohm C1 10uF C3 0.01uF U8 1

33、DIS 7 OUT 3 RST 4 8 THR 6 CON 5 TRI 2 GND VCC LM555CN R11 1kohm R12 1Mohm C2 10uF C4 0.01uF 四川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文) 第 19 页 由两个多谐振荡器输出脉冲信号，从一个多谐振荡器出来的脉冲信号分为两路： 一路作为计数脉冲送到模十六计数器的时钟脉冲 CP 端；数据从 74LS161 十六位计数 器的输出端 QA，QB，QC，QD 输出，经过与门和非门用来控制和改变 74LS161 输出的 数据，最终输入到四选一数据选择器 74LS153 的数据输入端 1C0，1C1，1C2，1C3。 另

34、一路做为移位时钟脉冲加到移位寄存器的时钟脉冲信号输入端。调节多谐振荡器 的电阻可以改变震荡频率，即改变彩灯移动的速度，得到不同的动态效果。从另一 个多谐振荡器出来的脉冲信号，输出到双 D 触发器的时钟信号输入端，由双 D 触发 器实现四分频，用双 D 触发器的输出端 Q1、Q2 控制选择器的地址输入端，使数据选 择器自动选择一种码输出，实现彩灯花样的自动控制。然后，从输出端输出到四选 一选择器的输入端 A，B。 最终，从四选一选择器的输出端输出到八位寄存器的输入端，寄存器的数据输 入端接收开关电路输出的四种码，这四种码在移位寄存器的八位并行输出端从 QA 向 QH 移动，输出四种彩灯花样。 四

35、川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文) 第 20 页 第 6 章 电路仿真 6.1 软件介绍 Proteus 软件是英国 Labcenter electronics 公司出版的 EDA 工具软件（该软 件中国总代理为广州风标电子技术有限公司） 。它不仅具有其它 EDA 工具软件的仿真 功能，还能仿真单片机及外围器件。它是目前最好的仿真单片机及外围器件的工具。 虽然目前国内推广刚起步，但已受到单片机爱好者、从事单片机教学的教师、致力 于单片机开发应用的科技工作者的青睐。Proteus 是世界上著名的 EDA 工具(仿真软 件)，从原理图布图、代码调试到单片机与外围电路协同仿真，一键切换到 PC

36、B 设计， 真正实现了从概念到产品的完整设计。是目前世界上唯一将电路仿真软件、PCB 设 计软件和虚拟模型仿真软件三合一的设计平台，其处理器模型支持 8051、HC11、PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC33、AVR、ARM、8086 和 MSP430 等， 2010 年即将增加 Cortex 和 DSP 系列处理器，并持续增加其他系列处理器模型。在 编译方面，它也支持 IAR、Keil 和 MPLAB 等多种编译器。 6.2 仿真电路 本设计采用 Proteus 仿真软件对硬件部分进行仿真。仿真电路图如图 6-1 所示。 四川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文) 第 21

37、 页 图 6-1 仿真电路图 (1)当 U3A 和 U3B 为低电平时，1 个彩灯亮。如图 6-2 所示。 图 6-2 仿真电路图 四川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文) 第 22 页 (2)当 U3A 为高电平，U3B 为低电平时，2 个彩灯亮。如图 6-3 所示。 图 6-3 仿真电路图 (3)当 U3A 为低电平，U3B 为高电平时，4 个彩灯亮。如图 6-4 所示。 图 6-4 仿真电路图 四川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文) 第 23 页 (4)当 U3A 和 U3B 为高电平时，8 个彩灯全亮。如图 6-5 所示。 图 6-5 仿真电路图 四川信息职业技术学院毕业设计说明

38、书(论文) 第 24 页 结 论 本次所设计的是四花样循环彩灯电路的设计，本次设计主要结合了大二所学的 低频电子线路及脉冲与数字电路课程。本文是在陈弥老师精心指导和大力支持下完 成的。弥老师以其严谨求实的治学态度、高度的敬业精神、兢兢业业、孜孜以求的 工作作风和大胆创新的进取精神对我产生重要影响。他渊博的知识、开阔的视野和 敏锐的思维给了我深深的启迪。还要感谢其他同学对我的无私帮助，使我得以顺利 完成系统设计。 此次毕业设计需要严谨的科学态度和完整的设计思维和方法。设计电路关键在 于对设计要求的理解分析以及对基本电路相关知识的熟练掌握。设计电路时，将总 体的功能分成若干个部分来实现，是简化电路

39、设计思路的很好方法；且搞清各个模 块的功能与实现要求操作的具体方法，对电路故障的检查也是很有帮助。 通过这次设计，学到了很多东西，如查找资料，设计比较，从各种图中提取所 需。也吸取了很多教训。真正提高了动手能力，学会获取资料，活跃了自己的思维， 巩固了所学知识。花样彩灯控制器的设计是对数字电路逻辑设计知识的实践运用， 加深了对知识的理解。对我们而言，知识上的收获重要，精神上的丰收更加可喜。 挫折是一份财富，经历是一份拥有。这次课程设计必将成为我人生旅途上一个非常 美好的回忆！ 毕业论文是专科学习阶段一次非常难得的理论与实际相结合的机会，通过这次 设计，我摆脱了单纯的理论知识学习状态，与实际设计

40、的结合锻炼了我综合运用所 学的专业基础知识的能力，解决实际工程问题的能力，同时也提高我查阅文献资料、 设计手册、设计规范以及电脑制图等其他专业能力水平，而且通过对整体的掌控， 对局部的取舍，以及对细节的斟酌处理，都使我的能力得到了锻炼，经验得到了丰 富，并且意志品质力、抗压能力及耐力也都得到了不同程度的提升。这是我们都希 望看到的也正是我们进行毕业设计的目的所在 最后，再次对关心、帮助我的老师和同学表示衷心地感谢。 四川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文) 第 25 页 参考文献 1.康华光.数字电子技.高等教育出版社，2002 2.雷勇,电工电子技术实验.成都：四川大学出版社，2002 3

41、.王毓银.数字电路逻辑设.北京：高等教育出版社，2006 4.中国集成电路大全编写委员会.中国集成电路大全TTL 集成电路.北京： 国防工业出版社，1985 5.陈先龙.电子技术基础实验.北京：国防工业出版社，2006 6.宋万年.模拟数字电路实验.上海：复旦大学出版社，2004 7.温飞兵.电子技术实践教程.湖南：长沙国防科技大学，2003 8.何小艇.电子系统设计.杭州：浙江大学出版社，2001 四川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文) 第 26 页 附录 1 花样彩灯控制器原理总图 U1A74LS04D 2 1 U1B 74LS04D 4 3 U1C 74LS04D 6 5 U1D74

42、LS04D 8 9 U2B 74LS08D 4 5 6 U2C 74LS08D 9 10 8 U4 2Y 9 2C0 10 2C1 11 2C2 12 2C3 13 A 14 B 2 1G 1 1Y 7 1C0 6 1C1 5 1C2 4 1C3 3 2G 15 74LS153D U5A 1D 2 1Q 5 1Q 6 1CLR 1 3 1PR 4 74LS74D U5B 2D 12 2Q 9 2Q 8 2CLR 13 11 2PR 10 74LS74D U6 QA 3 QB 4 QC 5 QD 6 A 1 B 2 CLR 9 CLK 8 QE 10 QF 11 QG 12 QH 13 74LS

43、164D LED1 R1 0.51kohm R2 0.51kohm R3 0.51kohm R4 0.51kohm R50.51kohm R6 0.51kohm R7 0.51kohm R8 0.51kohm LED5 LED2 LED3 LED4 LED6 LED7 LED8 5V VCC QA 14 QB 13 QC 12 QD 11 RCO 15 A 3 B 4 C 5 D 6 ENP 7 ENT 10 LOAD 9 CLR 1 CLK 2 U3 74LS161D U7 1 DIS 7 OUT 3 RST 4 8 THR 6 CON 5 TRI 2 GND VCC LM555CN R9

44、1kohm R10 51kohm C1 10uF C3 0.01uF U8 1 DIS 7 OUT 3 RST 4 8 THR 6 CON 5 TRI 2 GND VCC LM555CN R11 1kohm R12 1Mohm C2 10uF C4 0.01uF 四川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文) 第 27 页 附录 2 元器件明细表 项目 代号 代 号名称、型号、规格 数 量 备 注 更 改 电阻器12 R1、R2、R3、R 4、R5、R6、R7 、R8 GB8551-87RT0.125b0.47k10%8 R9、R11GB8551-87RT0.125b1k10%2 R10GB855

45、1-87RT0.5b51k10%1 R12GB8551-87RT0.125b1M10%1 电容器4 C1、C2GB5995-86CD263V10F102 C3、C4GB5995-86CD263V0.01F102 发光二极管8 LEDIN41488 U674LS164寄存器芯片1 U4 74LS153 数据选择器芯片1 U5A、U5B74LS74触发器芯片2 U374LS161计数器芯片1 U1A、U1B、U1 C、U1D 74LS04非门芯片4 U2A、U2B74LS08与门芯片2 U7、U8555定时芯片2 旧底图总 号 更 改 标 记 数 量 更 改 单 号 签 名 日 期 底图总号拟 制吕林 审 校吕林 日 期 签 名 等级标记 第 1 张 共 1 张 标准化 批 准 声光控照明节电电路 元器件明细表