重庆交通大学
电子设计实践报告
班 级：电子信息工程专业实验所属课程：
实验室(中心) ：
指 导 教 师 ：
姓 名 ：
学 号 ：
实验完成时间：14级 1 班 电子设计实践 语音楼406 2016 年 6月 24日
电子设计实践课程
总结报告
多路彩灯控制器
日期: 2016 年6月 24日
摘要
现代生活中，街头巷尾的霓虹灯成为人们的装饰品，彩灯不仅能美化环境，渲染气氛，还可用于娱乐场所和电子玩具中。我们多路彩灯为例进行分析与设计可编程的彩灯控制的电路很多，而且有专门的可编程循环彩灯控制电路。绝大多数的彩灯控制电路都是用数字电路来实现的。使用中规模集成电路实现的彩灯控制器主要用计数器，译码器，分配器和移位寄存器等集成。本次电子设计的可编程彩灯控制电路就是用移位寄存器、计数器和译码器等来实现，其特点是用发光二极管显示，实现可预置编程循环功能。彩灯控制器可以自动控制多路彩灯按不同的节拍循环显示各种灯光变换花型，可以以两种不同的频率分别显示几种不同的花型。
关键词：移位寄存器；彩灯控制器；花型；时序逻辑电路 一、前言
电子设计实训作为电子课程的重要组成部分，目的是为了使学生进一步了解课程内容，掌握电子电路系统设计和调试的方法，增加集成电路应用知识，培养我们的实际动手能力。在这个实验中，我们需要掌握多路彩灯控制器的设计、组装与调试方法，掌握彩灯控制器，时序逻辑电路的工作原理。 二、工作原理
由脉冲发生器发出频率脉冲信号（信号的周期即为彩灯变换的时间，也可再次进行分频），利用计数器加法计数功能输出0000~1111的脉冲信号，经过数据选择器（或由四线—十线译码器）分别在三个时段输出不同的高低电平，控制移位寄存器实现右移，左移，置数等功能，从而控制彩灯按照实际要求实现亮灭及花型变换。 如图1：
图1
定时电路产生两种不同的快慢节拍，用来以两种不同频率的节拍显示彩灯的花型，其中振荡器 采用简单易行的555振荡器来实现，555所产生的信号经过两片160级联之后进行分频，其中第一次产生快慢节拍的分频由D 触发器实现。信号经过分频之后经过控制电路来实现花型的变化，编码发生器产生编码后控制灯的亮与灭来实现多路彩灯的花型。该控制器共控制8路彩灯，花型要求不多，故采用移位寄存器来组成彩灯控制电路。
编码发生器产生8路高低电平的输入信号，对应控制8路彩灯的亮与灭。由于要求彩灯的变化灵活，所以编码发生器应该具有“清0”、“移位”等多种功能。因此可以选择移位寄存器74LS194来实现。通过两片194的级联来实现8路彩灯的控制。在每种花型变化的最后一拍后，通过清零电路将其清零，为下一种花型的显示做好准备。
主控电路的清零电路如图2所示：
图2
集成双向移位寄存器74LS194的逻辑符号与功能表:
时钟信号电路：
将555定时器的TH 和TR 两个输入端连在一起作为信号输入端，即得到施密特触发器。然后将555定时器的DC 端经过RC 积分电路接回输入端就构成多谐振荡器。 电路的震荡周期为T=（R1+2R2）Cln2.
仿真电路周期为T=（47000+2*47000）*4.7*0.00001*ln2=4.5935.
四种花型变换：
1. 八个红灯从 D1和D8开始同时对称的向中间依次点亮，然后全部熄灭； 2. 八个红灯从D4和D8开始同时向上面依次点亮，然后全部熄灭； 3. 八个红灯从D1和D5开始同时向下面依次点亮，然后全部熄灭； 4. 八个红灯从D4和D5开始同时对称的向两边点亮，然后熄灭。
三、仿真图
图3（工作前）
图4 （工作后）
四、实作图
图5（正面）
图6（反面）
五、元器件
六、参考文献
[1]阎石—数字电子技术基础（第五版）--高等教育出版社
[2]张桂红主编—实用新型电子元器件—福建科学出版社.2005年出版
[3]徐敏主编—电子线路实习指导教程—. 第1版. 北京：机械工业出版社，2008年出版
七、实验心得
本次课程设计需要动脑动手，把自己课堂上学到的软件和硬件知识全部应用进来。要想完成好这次课程设计，必须熟悉数字电子技术理论知识，与时钟电路的连接。这其中有以前课堂上学过的也有需要我们自学研究的，这不仅考察了自己原来的知识程度还加强了我们独立获取知识并加以运用的能力。
这次课程设计我不仅学到了很多的知识，还制作了自己的东西，使自己很有成就感。
通过这次实验，我对多路彩灯控制器的了解扩宽了，这为我以后工作提供了坚实的基础。在摸索改如何设计电路使之实现所需功能的过程中还培养了我的设计思维，增加了实际动手能力，让我体会到了设计电路的艰辛的同时，更让我体会到了成功的喜悦。最后，感谢老师和同学们的悉心指导和帮助。
重庆交通大学
电子设计实践报告
班 级：电子信息工程专业实验所属课程：
实验室(中心) ：
指 导 教 师 ：
姓 名 ：
学 号 ：
实验完成时间：14级 1 班 电子设计实践 语音楼406 2016 年 6月 24日
电子设计实践课程
总结报告
多路彩灯控制器
日期: 2016 年6月 24日
摘要
现代生活中，街头巷尾的霓虹灯成为人们的装饰品，彩灯不仅能美化环境，渲染气氛，还可用于娱乐场所和电子玩具中。我们多路彩灯为例进行分析与设计可编程的彩灯控制的电路很多，而且有专门的可编程循环彩灯控制电路。绝大多数的彩灯控制电路都是用数字电路来实现的。使用中规模集成电路实现的彩灯控制器主要用计数器，译码器，分配器和移位寄存器等集成。本次电子设计的可编程彩灯控制电路就是用移位寄存器、计数器和译码器等来实现，其特点是用发光二极管显示，实现可预置编程循环功能。彩灯控制器可以自动控制多路彩灯按不同的节拍循环显示各种灯光变换花型，可以以两种不同的频率分别显示几种不同的花型。
关键词：移位寄存器；彩灯控制器；花型；时序逻辑电路 一、前言
电子设计实训作为电子课程的重要组成部分，目的是为了使学生进一步了解课程内容，掌握电子电路系统设计和调试的方法，增加集成电路应用知识，培养我们的实际动手能力。在这个实验中，我们需要掌握多路彩灯控制器的设计、组装与调试方法，掌握彩灯控制器，时序逻辑电路的工作原理。 二、工作原理
由脉冲发生器发出频率脉冲信号（信号的周期即为彩灯变换的时间，也可再次进行分频），利用计数器加法计数功能输出0000~1111的脉冲信号，经过数据选择器（或由四线—十线译码器）分别在三个时段输出不同的高低电平，控制移位寄存器实现右移，左移，置数等功能，从而控制彩灯按照实际要求实现亮灭及花型变换。 如图1：
图1
定时电路产生两种不同的快慢节拍，用来以两种不同频率的节拍显示彩灯的花型，其中振荡器 采用简单易行的555振荡器来实现，555所产生的信号经过两片160级联之后进行分频，其中第一次产生快慢节拍的分频由D 触发器实现。信号经过分频之后经过控制电路来实现花型的变化，编码发生器产生编码后控制灯的亮与灭来实现多路彩灯的花型。该控制器共控制8路彩灯，花型要求不多，故采用移位寄存器来组成彩灯控制电路。
编码发生器产生8路高低电平的输入信号，对应控制8路彩灯的亮与灭。由于要求彩灯的变化灵活，所以编码发生器应该具有“清0”、“移位”等多种功能。因此可以选择移位寄存器74LS194来实现。通过两片194的级联来实现8路彩灯的控制。在每种花型变化的最后一拍后，通过清零电路将其清零，为下一种花型的显示做好准备。
主控电路的清零电路如图2所示：
图2
集成双向移位寄存器74LS194的逻辑符号与功能表:
时钟信号电路：
将555定时器的TH 和TR 两个输入端连在一起作为信号输入端，即得到施密特触发器。然后将555定时器的DC 端经过RC 积分电路接回输入端就构成多谐振荡器。 电路的震荡周期为T=（R1+2R2）Cln2.
仿真电路周期为T=（47000+2*47000）*4.7*0.00001*ln2=4.5935.
四种花型变换：
1. 八个红灯从 D1和D8开始同时对称的向中间依次点亮，然后全部熄灭； 2. 八个红灯从D4和D8开始同时向上面依次点亮，然后全部熄灭； 3. 八个红灯从D1和D5开始同时向下面依次点亮，然后全部熄灭； 4. 八个红灯从D4和D5开始同时对称的向两边点亮，然后熄灭。
三、仿真图
图3（工作前）
图4 （工作后）
四、实作图
图5（正面）
图6（反面）
五、元器件
六、参考文献
[1]阎石—数字电子技术基础（第五版）--高等教育出版社
[2]张桂红主编—实用新型电子元器件—福建科学出版社.2005年出版
[3]徐敏主编—电子线路实习指导教程—. 第1版. 北京：机械工业出版社，2008年出版
七、实验心得
本次课程设计需要动脑动手，把自己课堂上学到的软件和硬件知识全部应用进来。要想完成好这次课程设计，必须熟悉数字电子技术理论知识，与时钟电路的连接。这其中有以前课堂上学过的也有需要我们自学研究的，这不仅考察了自己原来的知识程度还加强了我们独立获取知识并加以运用的能力。
这次课程设计我不仅学到了很多的知识，还制作了自己的东西，使自己很有成就感。
通过这次实验，我对多路彩灯控制器的了解扩宽了，这为我以后工作提供了坚实的基础。在摸索改如何设计电路使之实现所需功能的过程中还培养了我的设计思维，增加了实际动手能力，让我体会到了设计电路的艰辛的同时，更让我体会到了成功的喜悦。最后，感谢老师和同学们的悉心指导和帮助。