目录引言 (2)1.设计意义与要求 (3)1.1设计意义 (3)1.2设计要求 (3)2．方案设计 (4)2.1 设计思路 (4)2.2 方案设计 (5)2．2.1 方案一 (5)2.2.2方案二 (6)2.3 方案比较 (7)3. 部分电路设计（方案一） (8)3.1芯片逻辑功能介绍 (8)3.2脉冲信号电路 (14)3.3 循环电路 (16)3.4 选通电路图 (20)3.4 显示电路 (21)4、调试与检测 (22)4.1 调试中故障与解决办法 (22)4.2 调试与运行结果 (22)仿真操作步骤及使用说明 (23)5.1各部件说明： (23)5.2操作说明： (23)结束语 (24)参考文献 (25)附录音乐数字彩灯控制器电路图 (26)引言作为一位工科学生，特别是学自动化的学生，学习的不仅仅是专业知识，用科学知识来武装自己，更加注重的是思维模式，以及动手操作能力。
随着社会的发展，自动化技术不断提高，我们所学习的自动化技术知识也将得到更广泛的应用。
数字电路技术是本次课程设计的基础，在完成了《数字电路基础》课程教学后，此次的课程设计是对基础知识的一个实践操作。
在设计过程中，我们可以充分利用我们学过的基础知识，运用学过的芯片的功能，达到学以致用。
我们在此次课程设计中，我们所选的是“音乐数字彩灯控制器设计”，我们依照自己所学的基础知识，来弄清原理，画出电路图，然后仿真，已达到将自己所学的知识具体化。
通过课程设计，我们初步学习到将自己所学的专业知识运用到实际生活中，学会如何去发现问题，解决问题；知道如何去快速且集中去解决实际问题，高效率的去完成既定任务。
同时，在此次课程设计中，也培养了我们的耐心细心以及恒心，锻炼我们的能力。
1.设计意义与要求1.1设计意义随着社会与科技的发展，音乐数字彩灯控制器在商业中有很大的用途，特别是在广告产业中的作用越显重要。
同时推着时代的进步，对音乐数字彩灯控制也有更高的要求。
作为一名自动化学生，我们借此课程设计，通过对音乐数字彩灯的控制的设计与制作，来提高我们的思维能力，强化自己所学习的专业知识，提高自己的动手操作能力，达到将理论与实际结合，解决实际问题。
1.2设计要求初始条件：1. 运用所学的模拟电路和数字电路等知识；2. 用到的元件：实验板、电源、连接导线、74系列芯片、555芯片或微处理器等。
要求完成的主要任务:3. 数码管自动依次显示数字队列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）；0，1，2，3，4，5，6，7，0，1（音乐数列）。
然后又依次显示同上数列，不断循环；4. 打开电源开关，自动清零，即通电后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；5. 每个数字的一次显示时间（从数码管显示之时起到消失之时止）基本相等。
6 .严格按照课程设计说明书要求撰写课程设计说明书。
2．方案设计2.1 设计思路音乐数字彩灯的控制的主要任务是使数码管自动依次显示数字队列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）；0，1，2，3，4，5，6，7，0，1（音乐数列）。
然后又依次显示同上数列，不断循环。
设计时，首先，用555定时器设计振荡信号发生器产生脉冲信号。
然后，将自然数列、奇偶数列、音乐数列一个循环看做一个30进制大循环，30进制中每10控制一个数列，然后由3片74LS90计数器芯片分别实现自然数、奇偶数以及音乐数列的控制。
其次，由模拟开关4066进行选通，通过选通端的选通状态或截止状态实现选通功能。
最后，显示部分选用七段显示管。
将前一部分经过门电路连接到显示管上。
总原理框图：图2.1 音乐数字彩灯的控制总原理框图2.2 方案设计按照要求，关于这个音乐数字彩灯的控制设计我们有两个方案，一个是自己的方案，另一个是小组方案。
经过仿真，两个方案结果相同，但是设计内容有一定区别。
2．2.1 方案一（自己的方案）电路图：图2.2.1音乐数字彩灯控制器电路图电路工作原理：此电路图共分为四部分：信号发生器、循环电路、选通电路、显示电路。
第一部分是信号发生器，由555构成脉冲信号源。
555定时器可以通过选定一定参数的电容和电阻来产生一定频率的脉冲来实现实验所需的一定频率的信号。
555定时器具有原理简单，设计方便等优点。
用来作为脉冲信号源，能够稳定地产生连续的脉冲信号。
第二部分是三个数列的循环电路，这一部分主要是由74HC42及由74LS90构成的30进制计数器组成的选通电路。
三个独立的部分各自在不同的时间段独立地完成相应数列的显示。
第三部分是选通电路，这一部分主要是由74LS139及由74LS90构成的30进制计数器组成的选通电路。
选通电路的功能是在第一个10秒将信号送给自然数列，在第二个10秒将信号送给奇偶数列，在第三个10秒将信号送给音乐数列。
第四部分是显示电路，由模拟开关4066和七段数码管组成。
前面一级的输出信号作为显像管的输入信号，实现了信号的显示。
2.2.2方案二（小组方案）电路图：图2.2.2 音乐数字彩灯的控制电路图电路工作原理：利用555产生4Hz脉冲信号，根据数列的不同来选择是否进行2分频，利用选频电路对时钟进行选择后，送给由两片74LS90构成的40进制计数器来计数，从而使计数器在不同的频率下工作，保证了每次显示的时间间隔相同（自然数列、音乐数列进行2分频；奇数列，偶数列进行4分频）结果送给数码管进行显示。
2.3 方案比较方案一思路清晰简单，工作原理易于理解，但是用到的芯片较多，事物连接比较复杂，不容易操作。
是易于理解但不容易操作的方案。
方案二思路相对于方案一较不容易想到，但所用芯片相对较少，易于实物操作。
3. 部分电路设计（方案一）电路中需要555定时器，74ls90计数器芯片，74HC42译码器，模拟开关4066，七段数码显示管，以及一系列门电路。
3.1芯片逻辑功能介绍3.1.1555定时器逻辑功能555定时器逻辑符号表1 555定时器功能表输入输出阈值输入（V11）触发值（V12）复位（R D）输出（V O）放电管T ××0 0 导通<(2/3)V CC<(1/3)V CC 1 1 截止>(2/3)V CC>(1/3)V CC 1 0 导通<(2/3)V CC>(1/3)V CC 1 不变不变3.1.2 集成计数器74ls90的逻辑功能RO（1）和RO（2）为异步清零信号输入端，当两端同时输入为高电平时，进行清零操作；两端中只要有一段输入低电平时，可进行技术操作。
R9(1)和R9(2)为异步预置数控制信号输入端，当两端同时输入为高电平时，进行预置数操作，预置数Q3Q2Q1Q0=1001；两端中只要有一段输入低电平时，就可进行计数操作。
74ls90集成计数器逻辑功能表 3.1.3 74HC42译码器逻辑功能A 15B 14C 13D120112233445566779810911U774HC4274HC42译码器逻辑符号二-十进制译码器也称BCD 译码器，它的功能是将输入的一位BCD 码译成10个高、低电平输出信号，因此也叫4线-10线译码器。
它是输出低电平有效，输入数码A3为高位，A0为低位。
74HC42译码器逻辑功能表3.1.4 74ls139译码器 123A 2Y04B 3Y15Y26E 1Y37U4:A74LS13974ls139译码器逻辑符号Y1、Y2、Y3和Y0为译码输出端。
E为使能端，低电平有效。
74LS139的功能表输入输出E B AY1Y2Y3Y1 ×× 1 1 1 10 0 0 0 1 1 10 0 1 1 0 1 10 1 0 1 1 0 10 1 1 1 1 1 03.1.5 模拟开关4066逻辑功能模拟开关4066逻辑符号模拟开关是一种三稳态电路，它可以根据选通的电平，决定输入端与输出端的状态。
当选通端处在选通状态时，输出端的状态取决与输入端的状态；当选通端处于截止状态时，则不管输入端电平如何，输出端都呈高阻状态。
模拟开关4066真值表模拟开关的工作原理如下：当选通端C和输入端X同为1时，输出端Y输出为1，X=Y，相当于输入端和输出端接通。
当选通端C和输入端X同为0时，输出端Y输出为0，X=Y，相当于输入端和输出端接通。
当选通端C为0时，电路输出呈高阻态。
由分析可知，只有选通电路C为高电平时，模拟开关才会被接通，此时可从X向Y 传送信息；当输入端X为低电平时，模拟开关关闭，停止传送信息。
3.1.6 七段数码显示管七段数码管管脚图工作原理：按发光二极管单元连接方式分为共阳极数码管和共阴极数码管。
共阳数码管是指将所有发光二极管的阳极接到一起形成公共阳极(COM)的数码管。
共阳数码管在应用时应将公共极COM接到+5V，当某一字段发光二极管的阴极为低电平时，相应字段就点亮。
当某一字段的阴极为高电平时，相应字段就不亮。
共阴数码管是指将所有发光二极管的阴极接到一起形成公共阴极(COM)的数码管。
共阴数码管在应用时应将公共极COM接到地线GND上，当某一字段发光二极管的阳极为高电平时，相应字段就点亮。
当某一字段的阳极为低电平时，相应字段就不亮。
3.2脉冲信号电路由555定时器构成的振荡信号发生器由555定时器、电阻都为15k的电阻R1，R2、以及值为0.01uF，10uF的电容C1，C2构成的脉冲信号电路。
电路工作原理：当电路与电源接通瞬间，C2两端没有存储电荷，两端的电压为零，555定时器的2、6端输出电压为零，即出现2、6端输入电压小于1/3Vcc的情况，输出信号Vo为高电平，是晶体管截止，电源Vcc经R1、R2、C2到公共端对电容C2充电，这种情况一直维持到C2的两端电压略超过2/3Vcc。
当C2的两端电压略超过2/3Vcc时，出现6端输出电压大于2/3Vcc，2端输出电压大于1/3Vcc的情况，输出信号Vo为低电平，使晶体管导通，电容C2经C2、R2、晶体管T到公共端放电。
这种情况一直维持到C2的两端电压略低于1/3Vcc。
然后又从新回到上述充电过程，如此周而复始，形成振荡，产生矩形脉冲波输出。
电路的振荡频率：由图3.1.2所示的工作波形图可以看出，电容充电的初始状态为1/3Vcc，终止状态为2/3Vcc，稳定状态为Vcc，充电时间常数为t=（R1+R2）C2。
电容的放电过程镇南关，由于晶体管基本处于饱和导通状态，两端的电压很低，因此供电电源堆放点电路影响很小，放电时的初始状态为2/3Vcc，终止状态为1/3Vcc，稳定状态为0，充电的时间常数为t=R2*C2根据条件可以计算出充放电所需要的时间。