课程设计
课程名称EDA技术
题目名称循环彩灯控制器
专业班级2014级电子信息工程1班学生姓名俞媛媛
学号***********
指导教师罗少轩
二零一六年六月二十号
目录
引言 (1)
1 设计要求 (2)
1.1 基本要求 (2)
1.2 主要参考元器 (2)
1.3 元器件要求 (2)
2 系统组成及工作原理 (3)
2.1 系统组成框图 (3)
2.2工作原理分析 (3)
3 单元电路模块与计算 (5)
3.1 时钟脉冲产生电路模块 (5)
3.2 四种码产生电路模块 (6)
3.3 彩灯开关电路模块 (7)
3.4 花样输出电路模块 (8)
4 实验调试及测试结果分析 (9)
心得 (10)
参考文献 (11)
附录1 循环彩灯控制器电路原理总图 (12)
附录2 循环彩灯控制器PCB原理总图 (13)
附录3 元器件清单 (14)
引言
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、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，歌声和彩灯一起跳动，从而让唱歌人激情高涨，留连忘返。
本设计通过对彩灯的设计，训练对电子技术等内容的应用能力，掌握对电子产品设计的流程以及各种要求。彩灯技术已广泛得在霓虹灯、广告彩灯、汽车车灯等领域中应用。毕业设计主要培养学生综合运用所学的知识与技能分析与解决问题的能力，并巩固和扩大学生的课堂知识。通过毕业设计学会查阅、使用各种专业资料和网上资源，并以严肃认真、深入研究的工作作风完成设计任务，逐步向工程技术员转变,培养毕业生独立完成任务的能力，体现和检验综合设计能力，大力提高毕业生的技术水平，培养新一代既有理论、又有动手能力的实用性人才，以适应国际建设和发展的需要。了解彩灯线路的基本理论，掌握单片机编程的基本设计方法和分析方法，对能够熟练地进行彩灯应用电路的设计与制作是十分必要和重要的。
1 设计要求
1.1 基本要求
设计一四花样自动切换的彩灯控制器，要求实现
(1) 彩灯一亮一灭,从左向右移动；
(2) 彩灯两亮两灭，从左向右移动；
(3) 四亮四灭，从左向右移动；
(4) 从1～8从左到右逐次点亮，然后逐次熄灭；
(5) 四种花样自动变换。
1.2 主要参考元器
555定时器，模十六计数器74LS161，双D触发器74LS74，与门74LS08，非门74LS04，四选一数据选择器74LS153，八位移位寄存器74LS164。
1.3 元器件要求
（1）电路图要具有显示和清零功能
（2）数码管要实现对LED灯的连续调节
2 系统组成及工作原理
2.1 系统组成框图
把四花样彩灯设计分为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：四种码产生电路、开关电路、数据输出、时钟电路。设计框图如下图所示：
由两个555构成两个时钟电路，由模十六计数器和组合逻辑门构成四种码产
生电路，由双D 触发器和数据选择器构成开关电路，由移位寄存器和八个彩灯构成输出电路，一个时钟控制模十六计数器和移位寄存器，另一个时钟控制双D 触发器。
2.2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” 时分频计数器 数据选择器 移位寄存器 多谐振荡器 多谐振荡器
多谐振荡器 开关电路 输 出
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。
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。
系统由脉冲信号发生器，双上升沿触发器，数据选择器，同步加法计数器，移位寄存器几大部分组成。脉冲信号发生器提供脉冲信号源，双上升沿触发器进行分频，同步加法计数器实现不同的花型，输出选择器进行花型改变，寄存器进行花型演示。
