四路彩灯控制报告书四路彩灯控制报告书.docVIP

设计任务和要求 设计任务 设计并制作一套彩灯控制系统 1.2设计要求： 1、四路彩灯从左向右逐次渐亮，时间间隔为1秒。 2、四路彩灯从左向右逐次渐灭，时间间隔为1秒。 3、四路彩灯同时亮，时间为0.5秒，然后同时变暗，时间为0.5秒，反复4次。 4、（选做）多种图形方案选择显示。 5、按照以上技术要求设计电路，撰写设计报告，绘制电路图。 6、电源：220V/50HZ的工频交流电供电。 发挥部分：对设计的电路用Multisim或OrCAD/PspiceAD9.2进行仿真。 自行设计：用万用板焊接元器件，制作电路，完成调试，测试。 系统设计 2.1 系统要求 设计思路清晰，给出整体设计框图； 设计各单元电路，给出具体设计思路、电路器件； 总电路设计； 计算机仿真； 安装调试电路； 写出设计报告； 2.2 方案设计 总体方案的设计 分析以上设计任务，该控制系统完成如图3-4所示的控制流程，系统结构框图如图3-5所示。其中脉冲源采用秒脉冲发生器，用以提供频率为1Hz的时钟信号；分频器将1Hz的时钟信号四分频，用以产生0.25Hz（即4S）的时钟信号；节拍控制器产生三个节拍循环的控制信号；节拍程序执行器完成在每个节拍下的系统动作，即数据的左移、右移和送数功能，可以使用双向通用移位寄存器74LS194完成；显示电路完成系统循环演示的指示，可以用发光二极管模拟。 系统控制流程图及控制系统结构框图如下图所示： 图1：四路彩灯控制流程图 图2：四路彩灯控制系统结构框图 方案一 直流稳压电路设计：电源变压器，单桥式整流电路，电容滤波电路，稳压电路。 时序脉冲电路设计：555定时器组成多谐振荡器。 彩灯控制电路：分频器采用74HC163起节拍产生和控制作用。 优点：使用元件少，电路设计简单。 缺点：价格相对较高，连线线多。 彩灯演示。 方案二 直流稳压电路设计：电源变压器，单桥式整流电路，电容滤波电路，稳压电路。 时序脉冲电路设计：555定时器组成多谐振荡器。 彩灯控制电路：分频器采用两个D 触发器连接成四进制异步减法计数器；采用两个D 触发器和一个与非门构成三进制计数器 优点：价格相对较低，连接线少。 缺点：设计偏难，使用元件较多。 由于方案二设计需要的元器件较多，设计偏难，因此选用方案一设计控制系统电路。 彩灯演示。 2.3 系统工作原理 四路彩灯既有四路输出，设依次为QD、QC、QB、QA，若“1”表示灯亮，“0”表示灯灭，由课题要求可知四路彩灯显示系统要求如下表1所示的输出显示 表1 四路彩灯输出显示 说 明 输 出 所用时间 QD QC QB QA 开机初态 0 0 0 0 第一节拍 逐次渐亮 1 0 0 0 1 1 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 1s 1s 1s 1s 第二节拍 逆序渐灭 1 1 1 0 1 1 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 1s 1s 1s 1s 第三节拍 同时亮0.5s，然后同时灭0.5s，进行四次 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 0.5s 0.5s 0.5s 0.5s 0.5s 0.5s 0.5s 0.5s 由上表可知，需要一个分频器起节拍产生和控制作用，每4s一个节拍，3个节拍共12s后反复循环。一个节拍结束后应产生一个信号到节拍程序执行器，完成彩灯渐亮、渐灭、同时亮、同时灭等功能。 分频及节拍控制可以用一个12进制计数器来完成；彩灯渐亮、渐灭可以用器件的左移、右移功能来实现，因此可选用移位寄存器74194来完成。同时亮0.5s、同时灭0.5s可考虑把1Hz的秒脉冲信号直接加到输出显示端来完成。 综上所述，要完成四路彩灯显示功能需要有分频器、节拍控制器、节拍程序执行器及脉冲源等电路。 记第一，二，三节拍分别为Y2Y1Y0有效时间应为4秒，Y2结束Y1马上开始，Y1后Y0马上开始，如此循环不断。为此可考虑采用移位寄存器构成的移位型控制器。由于有三个状态，因此需要用三个触发器对现时状态进行记忆，为使各状态的有效时间间隔为4秒，则驱动该移位控制器动作时钟周期应为4秒。或者用74163与74194配合对三个状态和有效时间间隔同时进行控制，应在开机瞬间，使移