应用介绍

课程设计说明书

课程名称：   电子技术综合课程设计    

题    目：      彩灯控制器           

学生姓名：   陈旭升                

专    业： 电子信息科学与技术

班    级：     电子19-2             

学    号： 19034520226              

指导教师：        杨 艳           

日    期： 2021 年 6 月 25 日

彩灯控制电路

一、设计任务与要求

基本要求：

 (1)设计一个十盏彩灯的控制电路，要求彩灯具有单向流水效果

（2）彩灯的流向可以变化。可以正向流水，也可以逆向流水。彩灯流动的方向为手动控制

提高要求：

（3）彩灯流动的方向也可以自动控制，自动控制往返变换时间为5s

（4）彩灯可以间歇流动，10s间歇一次，间歇时间1s。

二、方案设计与论证

设计一个十盏彩灯的控制电路，要求彩灯具有单向流水效果。彩灯的流向可以变化。可以正向流水，也可以逆向流水。彩灯流动的方向为手动控制。彩灯流动的方向也可以自动控制，自动控制往返变换时间为5s，彩灯可以间歇流动，10s间歇一次，间歇时间1s。采用555多谐振荡电路实现控制开关闭合打开时间以及流水灯的正逆向流动，74LS192十进制计数器，74HC138译码器构成电路，使用继电器实现开关的自动控制。一块数码管验证电路正常工作。

在设计本电路时，一共考虑过两种方案

方案一：使用74LS194双向位移寄存器来实现彩灯的左右位移控制，但是在实现自动控制时需要控制的开光过多导致电路过于复杂，且仿真软件中没有适合的仿真模型，所以采用了方案二

方案二：采用74LS192，同步十进制可逆计数器，加上74HC138芯片，对输出进行译码，实现彩灯的正逆向控制。使用555多谐振荡电路配合继电器实现对彩灯自动正逆向控制。通过调整电阻的大小，改变电容充放电时间，配合继电器实现彩灯间歇流动（10s间歇一次，间歇时间1s）。

多谐振荡电路控制开关

列出系统逻辑框图：

三、单元电路设计与参数计算

时钟信号源(CLK)设计:

设计计算公式:

高电平时间: tph=(R1+ R2)CIn2

低电平时间: tpl= R2CIn2

彩灯控制电路其显示电路由10个发光二极管构成，译码电路由两片三线八线译码器74HC138级连和数码管构成，其中，数码管是为了验证电路正常工作，

74LS192是同步十进制可逆计数器，它具有双时钟输入，分别控制加计数和减计数。

74HC138是一款高速CMOS器件，74HC138引脚兼容低功耗肖特基TTL（LSTTL）系列。74HC138译码器可接受3位二进制加权地址输入（A0, A1和A2），并当使能时，提供8个互斥的低有效输出（Y0至Y7）。74HC138特有3个使能输入端：两个低有效（E1和E2）和一个高有效（E3）。除非E1和E2置低且E3置高，否则74HC138将保持所有输出为高。

将两块74HC138芯片级连为六线十六线译码器，使用10个输出端，当74LS192把信号输入给74HC138芯片后，经过译码器编译，对应输出端口变为低电平，从而点亮二极管。

开关控制电路时利用继电器结合多谐振荡电路，通过调整电阻，改变电容充放电时间。

（a) 引脚排列                     （b）逻辑符号

图中:PL为置数端，CPU为加计数端，CPD为减计数端，TCU 为非同步进位输出端，TCD 为非同步借位输出端，P0、 P1、P2、P3为计数器输入端，MR为清除端，Q0、Q1、Q2、Q3为数据输出端。

四、总原理图及元器件清单

1．总原理图

电路原理图

彩灯控制电路包括：NE555多谐振荡电路、译码电路、计数端开关自控制电路、脉冲源开关自控电路、彩灯显示、继电器开关。

2. 电路工作原理：

采用74LS192，同步十进制可逆计数器，加上74HC138芯片，对输出进行译码，实现彩灯的正逆向控制。使用555多谐振荡电路配合继电器实现对彩灯自动正逆向控制。通过调整电阻的大小，改变电容充放电时间，配合继电器实现彩灯间歇流动（10s间歇一次，间歇时间1s）。

1）正向流水灯点亮：开关SW1往打到CPU口，时钟脉冲脉冲接到CPU口，74HC138清零端接地，PL端接高点位，计数器加计数，流水灯正向流水。

2）逆向流水灯点亮：开关SW1往打到CPD口，时钟脉冲脉冲接到CPD口，74HC138清零端接地，PL端接高点位，计数器加计数，流水灯逆向流水。

3）5S自动往返变换：开关SW2打到2号口，继电器自动控制切换电路开始工作。

4）10s间歇流动（间歇时间1s）：开关SW2打到2号口，继电器自动控制切换电路开始工作。

3．元件清单

五、安装与调试

用Proteus软件对设计的电路进行仿真。仿真开始后，电路自动进行工作，首先是自动单向流动吗，每过5s自动切换方向，每过10s自动断开开关，间歇1s。可以拨动手动开关，调整电路加减计数模式（切换手动还是自动控制加减计数功能）。

六、性能测试与分析（写仿真调试与分析）

彩灯正向流水仿真图

开始仿真，继电器开关RL1拨到加计数器端口，74LS192开始加计数，彩灯正向流水。

开关SW2切换到1口实现手动切换加减计数

彩灯手动控制电路图

彩灯逆向流水仿真图

经过5s，继电器R1自动切换到减计数端，74LS192开始减计数，彩灯逆向流水。

彩灯间歇停止状态仿真图

经过10s，继电器开关R2自动切换断开，脉冲电路断开，停止向74LS192提供脉冲信号，计数器停止工作。分析：功能全部实现，彩灯具有单向流水效果。彩灯的流向可以变化。可以正向流水，也可以逆向流水。彩灯流动的方向为手动控制。彩灯流动的方向也可以自动控制，自动控制往返变换时间为5s，彩灯可以间歇流动，10s间歇一次，间歇时间1s。

七、结论与心得

此次的课程设计是一次难得的锻炼机会，让我们能够充分的利用所学过的理论知识还有锻炼自己的动手能力，另外还让我们学习到了查找资料的方法，意识到了查找资料的重要性，锻炼了自己处理分析电路、设计电路的能力。我们已经对数字电子技术有一点的了解，加上之前的学过的电路课和模拟电子技术基础课后，我们可以独立完成数字电子技术基础课程设计了，不过当中还是遇到很多不懂的问题。通过这次自己动手的额课程设计，我学会了涉及数字电路的一般方法，还进一步熟悉数字电子器件的使用。这个课程设计课我还不是很熟悉，对很多的基本东西都不是很清楚，在一定程度上影响了我的课程设计的质量和速度，希望能在以后的时间里认真学习好这些基础的东西

在实际操作过程中，我们提高了自己的动手能力，虽然整个过程都是使用软件模拟，调试中也遇到各种问题，电路的调试调高了我们分析和解决问题的能力，也包括怎么样去查找问题，这个课程设计让我了解了不少书中学到的芯片的功能的具体实际应用，也加深了对数字电路的认识和理解 要想做好这个课程设计，就必须认认真真地去做，了解各个元器件的功能和引脚接线，不怕麻烦，遇到不懂的问题主动去问同学共同思考解决办法，在这个思考的过程中不仅活跃了我们的思维，还让我们更好的发挥了主观能动性和创造能力还增强了我们的动手能力，并且还增强了我们同学之间的友谊。

八、参考文献

[1] 李继凯，杨艳编著.数字电子技术及应用[M].北京：科学出版社

[2]彭介华.电子技术课程设计指导[M].北京：高等教育出版社

[3]多谐振荡电路——百度文库

[4]555定时器常见应用及50个经典设计电路——电子发烧友网

[5] 数字电子钟的设计与实现——CSDN