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课程设计多路彩灯控制器设计.doc
彩
灯
控
制
器
的
设
计
专业：YYYYYYYYYYYYY
学号：YYYYYYYYYYYYy
姓名：ＹＹＹ
目录
多彩控制灯的设计
河南理工大学万方科技学院
好学力行
一、实验目的…………………………………………………………………3
二、设计题目与思路…………………………………………………………3
三、总体方案的设计与选择…………………………………………………3
1、总体方案的设计 ………………………………………………………3
2、总体方案的选择 ………………………………………………………4
四、单元电路的设计…………………………………………………………5
1、花型演示电路 …………………………………………………………5
2、花型控制信号电路 ……………………………………………………5
3、交替节拍控制电路 ……………………………………………………6
4、时钟信号电路 …………………………………………………………7
五、总体电路图（见附页）…………………………………………………7
六、使用元件…………………………………………………………………9
七、电路组装、调试过程中遇到的问题及解决办法………………………9
八、分析与心得………………………………………………………………10
2
河南理工大学万方科技学院
好学力行
一 、实验目的
1．进一步掌握数字电路课程所学的理论知识。
2．了解数字电路设计的基本思想和方法，学会科学分析和解决问题。
3．熟悉几种常用集成数字芯片，并掌握其工作原理，进一步学会使用其进行电路设计。
4. 培养认真严谨的工作作风和实事求是的工作态度。
二 、设计题目与思路
本次数字电路课程设计我选择的题目是“多路彩灯控制器”。
这个系统的主要功能是：
1.自动控制多路彩灯按预设的花型进行变换；
2、花型种类不少于三种，花型自拟；
3.分别用快慢两种节拍实现花型变换。
4.选择：用可编辑逻辑器件实现。
三、总体方案的设计与选择
1．总体方案的设计
经过分析问题及初步的整体思考，拟定以下二种方案：
方案一：总体电路共分三大块。第一块实现花型的演示；第二块实现花型的控制及节拍控制；
第三块实现时钟信号的产生。
主体框图如下：
花型演示电路
花型控制
节拍控制电路
时钟信号电路
方案二：在方案一的基础上将整体电路分为四块。第一块实现花型的演示；第二块实现花型
的控制；第三块实现节拍控制；第四块实现时钟信号的产生。并在部分电路的设计上与方案一
3
河南理工大学万方科技学院
好学力行
采用了完全不同的方法，如花型的控制。
主体框图如下：
花型演示电路
花型控制电路
节拍控制电路
时钟信号电路
2．总体方案的选择
方案一与方案二最大的不同就在，前者将花型控制与节拍控制两种功能融合在一起，是考虑到
只要计数器就可以实现其全部功能的原因，且原理相对简单。如此设计，其优点在于：设计思
想比较简单。元件种类使用少，且都较熟悉易于组装电路。缺点则是：中间单元电路连线过于
繁多，容易出错。且可能出现线与线关系。要避免这些，则势必造成门电路使用过多。导致电
路不稳定，抗干扰能力下降。
而后者则将以上两种功能分开设计，各单元电路只实现一种功能。其优点在于：电路设计模块
化，易于检查电路，对后面的电路组装及电路调试带来方便。缺点则是：节拍控制电路采用可
编辑逻辑电路，原理相对复杂，不易理解。花型控制电路简单，花型也比较简单。
基于以上原因，加上为了成功的实现课程设计，我选择了连线少，易于组装和调试的方案二。
四、 单元电路的设计
1．花型演示电路
由二片移位寄存器 194 级联实现。其八个输出信号端连接八个发光二极管，用其输出信号控制
发光二级管的亮灭实现花型演示。
电路图如下：
4
河南理工大学万方科技学院
好学力行
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3
4
5
6
7
8
16
15
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13
12
11
10
9
CLR'
SR
A
B
C
D
SL
GND
VCC
QA
QB
QC
QD
CLK
S1
S0
74194
1
2
3
4
5
6
7
8
16
15
14
13
12
11
10
9
CLR'
SR
A
B
C
D
SL
GND
VCC
QA
QB
QC
QD
CLK
S1
S0
74194
Text
1
74163
CLR'
CLK
A
B
C
D
ENP
GND
2
3
4
5
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VCC
RCO
QA
QB
QC
QD
ENT
LOAD'
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1
2
3
4
5
6
7
8
CLR'
CLK
A
B
C
D
ENP
GND
VCC
RCO
QA
QB
QC
QD
ENT
LOAD'
74163
7420
16
15
14
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10
9
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2
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6
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9
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1A
1B
NC
1C
LD
1Y
GND
VCC
2D
2C
NC
2B
2A
2Y
7420
5
16
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9
VCC
2G'
2A
2B
2Y0
2Y1
2Y2
16
2Y3
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1
2
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5
6
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1
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2
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2．花型控制信号电路
3
14
4
13
由二片 161 级联的模 22（三种花型节拍总数）计数器加 D 触发器实现。将其几个输出信号加上
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5
11
6
适当门电路产生三种花型所需的输入信号，并将计数器的重置（计数器用置数法设计）信号通
10
7
16
8
9
过 D 触发器（确保每个状态保持 22 拍）反馈到节拍控制电路。
CLR'
15
CLK
14
电路图如下：
A
13
B
12
C
11
D
10
ENP
9
GND
VCC
CLR'
QA
SR
QB
A
QC
B
QD
C
CLK
D
S1
SL
VCC
S0
GND
RCO
74194
QA
QB
QC
QD
ENT
LOAD'
VCC
CLR'
QA
SR
QB
A
QC
B
QD
C
CLK
D
S1
SL
VCC
1A
S0
GND
1B
2D
74194
2C
NC
NC
1C
2B
LD
2A
1Y
2Y
GND
CLR'
SR
A
B
C
D
SL
GND
VCC
QA
QB
QC
QD
CLK
S1
S0
74194
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1
2
3
4
5
6
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1CLR'
LD
1CLK
1PRE'
1Q
1Q'
GND
VCC
2CLR'
2D
2CLK
2PRE'
2Q
2Q'
7474
1
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4
5
6
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1
8
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1
2
3
4
5
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1CLR'
LD
1CLK
1PRE'
1Q
1Q'
GND
VCC
2CLR'
2D
2CLK
2PRE'
2Q
2Q'
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3．交替节拍控制电路
由一片 74139 和一片 74194 级联实现。将上一单元电路的反馈信号作为 139 的地址端，从而
改变 194 的工作状态，整体上实现脉冲频率的变换，即交替产生快慢节拍。
电路图如下:
CR' 端
1
2
3
4
5
6
7
8
1G'
1G'
1A
1B
1Y0
1Y1
1Y2
1Y3
GND
16
15
14
13
12
11
10
9
VCC
2G'
2A
2B
2Y0
2Y1
2Y2
2Y3
74139
3
1
2
4
5
6
7
8
16
15
14
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VCC
QA
QB
QC
QD
CLK
S1
S0
CLR'
SR
A
B
C
D
SL
GND
74194
1
2
3
4
5
6
7
8
CLR'
SR
A
B
C
D
SL
GND
vcc
4．时钟信号电路
由一片 555 加上适当电容及电阻实现。
电容取：4.7μf
GND
电阻取：150 kΩ
TR1
OUT
RES
电路图如下：
0.01μf
555 V
CC
4.7 kΩ
CIS
THR
CON
时钟信号频率为： f=1/T=1/0.7(R1+R2)c=1hz
16
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CLR'
CLK
A
B
C
D
ENP
GND
VCC
RCO
QA
QB
QC
QD
ENT
LOAD'
74163
1
2
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4
5
6
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8
CLR'
CLK
A
B
C
D
ENP
GND
VCC
RCO
QA
QB
QC
QD
ENT
LOAD'
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五、总体电路图（见附页）
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L
C
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B
Q
C
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C
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R
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L
C
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L
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L
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L
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Q
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C
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0
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Y
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G
G'
G'
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O
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5
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