课程设计名称：电子技术课程设计题目：彩灯控制器设计学期：2013-2014学年第2学期专业：电气工程及其自动化班级：姓名：学号：刘桂芬指导教师：辽宁工程技术大学课程设计成绩评定表课程设计任务书一、设计题目彩灯控制器设计二、设计任务1.有六只LED彩灯2.控制顺序是：全亮---奇数灯依次灭---偶数灯依次灭---依次亮—依次灭---全亮—全灭3.彩灯点亮时间为0.5S。
三、设计计划电子技术课程设计共1周。
第1天：选题，查资料；第2天：方案分析比较，确定设计方案；第3～4天：电路原理设计与电路仿真；第5天：编写整理设计说明书。
四、设计要求1. 画出整体电路图。
2. 对所设计的电路全部或部分进行仿真，使之达到设计任务要求。
3. 写出设计说明书。
指导教师：刘桂芬日期：2014年6月18日摘要近年来，由于集成电路的迅速发展，使得数字逻辑电路的设计发生了根本性的变化。
在设计中更多的使用中规模集成电路，不仅可以减少电路组件的数目，使电路简捷，而且能提高电路的可靠性，降低成本。
因此用集成电路来实现更多更复杂的器件功能则成为必然。
现代生活中，彩灯越来越成为人们的装饰品，它不仅能美化环境，渲染气氛，还可用于娱乐场所和电子玩具中，现以该课题为例进行分析与设计可编程的彩灯控制的电路很多，构成方式和采用的集成片种类、数目更是五花八门，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，例如，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。
本次设计的可编程彩灯控制电路就是用寄存器、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。
关键词：集成电路；计数器；译码器；目录1 综述 ........................................................ (1)2 方案设计与分析 (2)3 电路设计框图及功能描述 (3)4 电路原理设计及参数计算 (4)4.1 21进制计数器 (4)4.2 5-32译码器 (4)4.3 真值表 (5)5 各单元电路的制作 (6)5.1 21进制计数器的实现 (6)5.2 5-32译码器的实现 (7)5.3 控制电路的实现 (7)5.4 电路图及仿真 (8)6 课程设计体会 (9)参考文献 (10)辽宁工程技术大学电子技术课程技术综述1随着科学技术的发展以及人民生活水平的提高，在生活中使用彩灯作为一种装饰越来越流行，彩灯既可以增强人们的视觉效果，又可以增添节日气氛，为人们的生活增添了亮丽的色彩。
现代数字电子技术的发展逐渐趋向于小型化，快速化，精确化，控制使用简易方便的方向发展。
在数字电子技术广泛应用的阶段，人们追求贯彻整个系统的自动化设计，整个过程通过集成块完成自动控制，提高了设计的质量和效率，大大降低了故障产生的机会。
1彩灯控制器设计2 方案设计与分析方案一：利用两片十六进制计数器74LS161设计一个21进制计数器，用从0到20种状态来控制这21种状态，然后通过译码器翻译成可以实现的高低电平。
最后写出这21种状态和计数器数字对应的真值表，计算出逻辑式，便可实现所要求的彩灯控制。
该方案思路简单明确，控制产生的现象明显，稳定，易于实现。
方案二：利用两片十进制计数器74160设计一个40进制计数器，再用个位的0到9输出状态与十位的0到3四种输出状态通过逻辑器件构成LED灯的控制电路，实现彩灯的亮灭控制。
该方案LED灯的控制电路比较复杂，逻辑门器件容易出现延迟，竞争冒险风险，从而影响对LED灯的控制结果。
2辽宁工程技术大学电子技术课程技术3 电路设计框图及功能描述按课程设计题目来看，要求实现彩灯的21种状态（开始灯全部亮1种状态，奇数的灯依次灭3种状态，偶数的灯依次灭3种状态，然后依次亮6种状态，依次灭6种状态，然后再全亮1种状态，全灭1种状态，共21种）。
此处可以用一个21 进制的计数器实现，从0到20 种状态来控制这21 种状态（00000－10110），然后把计数器用译码器译成可以实现的高低电平。
再写出这21种状态和计数器数字对应的真值表，计算出逻辑式，便可实现题目要求的彩灯控制。
由上分析可知需要一个21进制的计数器，然后需要一个5-32译码器，然后在由门电路连接LED灯。
总体设计思路图如下所示：各时个23钟5-32门脉LED进电冲制译路信计码灯的号数器连电器接路整体设计方案的框图1.1 图3彩灯控制器设计4 电路原理设计及参数计算4.1 21 进制计数器21进制计数器是由两个16进制计数器构成，并且将21进制计数器的每个状态输出，令其对应LED的每一种状态。
21 进制计数器：用2 片74LS161（具有异步清零，同步置数的功能）扩展成21进制计数器，采用并行进位方式、整体置数法。
因为计数器需要23种状态（00000-10100），所以先用两片74LS161连接成256（16*16）进制计数器，然后在输出为10100（20）时，用与非门来控制两计数器的LDN端预置数到零，完成一次完整的循环计数。
4.2 5-32 译码器5线-32线译码器是由5片74LS138译码器实现，它的扩展原理同用2片74LS138进行4线—16线扩展类似。
正常的5线-32线译码器应该需要5片74LS138译码器来扩展实现，但由于本设计中要求控制彩灯变化的状态只有23种，故只需要用4片74LS138即可实现5线-24线的译码功能，左边的一片74LS138芯片用于控制选择右边的三片74LS138芯片的工作或者锁定状态，右边的三片74LS138芯片每片都可控制八种输出状态，共可控制输出24种状态，而题目要求为21种，所以能满足题目的要求。
当接通时，先通过左边的芯片控制右边芯片的使能端来控制其是否工作，然后右边的芯片再进行移位变化控制终端LED彩灯的状态，从而实现21种状态的循环。
4辽宁工程技术大学电子技术课程技术4.3 真值表由21进制计数器输入一个五位二进制数（00000－10110），输出彩灯所对应的状态（1表示灯亮，0表示灯灭），对应的真值表如下：表4-3 真值表1 1 1 19 1 1 1205彩灯控制器设计5 各单元电路的制作5.1 21 进制计数器的实现21进制计数器是由两个16进制计数器构成，并且将21进制计数器的每个状态输出，令其对应LED的每一种状态，计数器实现如图5-1。
U4U51322CLKCLK974LS161N74LS161N010图5-1 21进制计数器及仿真6辽宁工程技术大学电子技术课程技术5.2 5-32 译码器的实现5-32译码器是由5个74LS138实现，它的实现原理同用2个74LS138实现4-16译码器的原理，设计图如图5-2。
5.3 控制电路的实现由真值表可得到各个LED灯的逻辑表达式如下：L0=M0+M1+M2+M3+M7+M8+M9+M10+M11+M12+M19；L1=M0+M8+M9+M10+M11+M12+M13+M19；L2=M0+M1+M2+M3+M4+M9+M10+M11+M12+M13+M14+M19；L3=M0+M1+M10+M11+M12+M13+M14+M15+M19；L4=M0+M1+M2+M3+M4+M5+M11+M12+M13+M14+M15+M16+M19；；L5=M0+M1+M2+M12+M13+M14+M15+M16+M17+M19U44674LS138D5U7U5115115VCC Y0AY0A214142BBY1Y11331335V Y2CY2C701212Y3Y3611116G1Y4G1Y4104410~G2AY5~G2AY59955Y6Y6~G2B~G2B177Y7Y72374LS138D74LS138D8U6115Y0A142Y1B133Y2C12VCC Y3116Y4G1104Y5~G2A95Y6~G2 B7Y774LS138D图5-2 5-32译码器7彩灯控制器设计电路图及仿真5.4VCC5V VCC VC21~G2G~G2YYYYYY111113LED4500R1图整体电路图3.18辽宁工程技术大学电子技术课程技术6 课程设计体会在这次的课程设计中，我收获很大，具体有以下几方面：1. 学以致用。
在学习数字电路的过程中，上课我们都是些理论上的东西，并且在做实验的过程中也是照着书本上给出设计好的电路连线，不需要自己设计，一直都没有运用到自己所学的知识来设计一个电路。
而这次的课程设计真正让我们通过自己的知识和努力，通过自己查阅资料、分析来解决问题。
这不但能巩固我们所学的理论知识，又能提高我们的实践能力。
2. 学会分析解决设计上的问题。
在设计电路的过程中，每一步都要自己去思考分析，遇到问题时，经常都要经过多次的尝试来解决改善问题，有时一点微小的错误都会影响到结果的正确以否，而这些微小的错误经常都是很难发现，这就需要我们学会仔细分析问题。
3. 懂得了如何去安装调试电路。
设计电路，关键步骤还在于解决实际遇到的问题，安装调试出正确的结果，这一步是至关重要也是最为困难的。
很多时候，理论分析正确，调试却不一定正确，这关键也在于调试过程是否正确。
我们必须遵循一些安装调试步骤，先单个调试，然后再整体调试，先局部再整体，切不可一次安装后调试，因为这样是很难查出错误来。
总之，这次的课程设计的收获是很大的，通过这几天的努力，终于设计出“彩灯控制器”的电路。
从开始的无从下手到熟悉各种芯片的功能，到尝试着设计各个单元电路，再到每个细节问题错误的改进和矫正，这里的每一步都是一个大大的提高，特别是许多的细节问题都是很棘手的。
但是结果证明，只要不断地努力，不断地思考，目标是一定会实现的。
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