《彩灯控制器》.doc

茂 名 学 院 课 程 设 计 任 务 书 设计题目 彩灯控制器的设计 设计任务（目的）与要求 每逢节日晚上都能看到街道旁都挂起五彩缤纷彩灯，给人一种节日的气氛。然而，彩灯作为我们生活中的一部分，我们既要知道其然，还要知其之所以然。因此，我们有必要去研究彩灯的工作原理。在表面看来，彩灯是一束束用导线连接起来的并联灯泡，当接通电源后，彩灯就会工作，但里面可能是由编程或非编程的电路控制灯泡的运作的，譬如实现音乐彩灯、闪烁、循环、时控等功能。 设计任务：1.熟悉彩灯的工作原理，设计满足要求的彩灯控制器 2.掌握常用芯片和逻辑门的逻辑功能 3.掌握设计电路的方法 具体要求： 1.以半导体数码管作为控制器的显示器，它能自动地依次显示出数字0、1、2、3、4、5、6、7、8、9（自然数列），1、3、5、7、9（奇数列），0、2、4、6、8（偶数列）和0、1、2、3、4、5、6、7、0、1（音乐符号数列），然后又依次显示出自然数列、奇数列、偶数列和音乐符号数列……如此周而复始，不断循环。 2.打开电源时，控制器可自动清零，从接通电源时刻起，数码管最先显示出自然数列的0，再显示出1，然后按上述规律变化。 三、 设计方案的论证 设计要求中规定设计的电路实现4个循环，而且每个循环都有一定的规律，其中包括0-9的自然数列、1-9的奇数数列、0-8的偶数数列和音乐数列。我认为数列的产生可以通过计数器和逻辑门实现，而循环则需要用到时序电路控制，如触发器等，而最后可以用逻辑门把几个输出接到同一个数码管。因此，我选择用JK触发器构成两位二进制计数器控制四种循环，用十进制计数器产生序列，再通过逻辑门电路将序列输出。 四、 电路元器件 74192（双时钟十进制同步可逆计数器） 3片 7476 （集成JK触发器） 1片 7432 （集成二输入或门） 2片 与门、或门、非门、 与非门、或非门、 异或门 附芯片的引线图： 五、电路工作原理 设计的总电路由循环控制电路、序列控制电路、输出电路三部分组成，其中序列控制电路又包括自然序列、奇偶序列和音乐序列控制电路。其工作流程是通过循环电路控制序列电路中序列的循环，再由输出电路输出序列。其工作框图如图4所示， 5.1.循环控制电路 循环控制电路由芯片7476构成，芯片内含两个JK触发器。用两个JK触发器连接成同步两位二进制加法计数器，其输出有00、01、10、11 四个状态。输出状态由驱动信号和时钟CP控制。计数器的驱动信号为,,JK触发器的时钟CP为下降沿触发，由于下面电路的需要，所以在脉冲输入到JK触发器的时钟之前接了一个非门，使该芯片变为上升沿触发。所以，每当一个脉冲由0跳变到1时，由JK触发器组成的两位二进制加法计数器就由一个状态转换到另一个状态，如初始状态为00，因为，，每当计数脉冲CP 由0变到1，输出都实现翻转功能，即由状态0翻转到状态1，又因为这时，则由JK触发器的功能知道输出会保持在0状态，只有当时高位才发生翻转，其中每个状态停留的时间可以由脉冲频率控制。这里采用同步计数是因为同步比异步的工作速度要快。还有JK触发器连接成的同步两位二进制加法计数器的初始状态为00，并不像别的计数器要先清零。 同步两位二进制加法计数器的电路图如图5所示，波形图如图6 5.2.序列控制电路 （1）自然序列 芯片74192为双时钟十进制同步可逆计数器，可以产生0到9的自然序列。74192具有异步清零和异步置数功能，当清零端为高电平时，不管时钟脉冲如何，计数器的输出被强制置零，当清零端为低电平，置数端为低电平时，不管时钟脉冲如何，将立即把预置数据输入端A、B、C、D的状态置入计数器的、、、端，当清零端为低电平，置数端为高电平，减法的时钟接高电平，加法端的时钟接脉冲时，每当脉冲由0上升到1，芯片就会完成一个计数，当完成0到9计数后就会自动返回到0，接着再进行到9的循环计数。 双时钟十进制同步可逆计数器的电路图如图7所示， （2）奇偶序列 奇数列和偶数列电路都由