音乐彩灯-课程设计说明书

门电路芯片。
图 2.4 第一套方案电路原理图
工作原理： 接通电源后，555 时基电路开始工作，产生 4Hz 的连续脉冲信号 CP1，经过分频电 路产生 2Hz 的连续脉冲信号 CP2。同时移位寄存器开始工作，置位 Q4Q3Q2Q1Q0=10000， 使得 Conuter1 的使能端 ENT=1,ENP=1,在脉冲信号 CP1 的激励下，开始自然队列计数。 当完成一次十进制计数后，通过 Q3 和 Q1 的反馈置位信号，经过若干个逻辑门，产生一 个 0→1 的上升沿传递给移位寄存器的 CLK，使之向右移一位，使得 Conuter２的使能端 ENT=1，ENP=1，在脉冲信号 CP2 的激励下，开始奇数队列的计数，同样完成一次五进制 计数后，通过 Q3 的反馈置位，经过若干个逻辑门，产生一个→1 的上升沿传递给移位寄 存器的 CLK，使之向右移一位，让 Counter3 开始偶数队列计数。当最后一个计数 器 Counter5 完成计数后，产生的反馈置位信号经过若干个逻辑门传递给移位寄存器 CLK 使 Q4Q3Q2Q1Q0=10000,重复开始自然数列的计数。为了让每个计数器开始计数之前完成 复位，在移位寄存器的输出端与计数器的 ENP 端之间连接一个 74LS378D 触发器，是两 者之间相隔一个脉冲。
武汉理工大学《电工电子综合》课程设计说明书
引言
在科学技术飞速发展的时代，仅仅依靠理论知识想立足于某个行业，尤其是科研创 新领域，几乎是不可能的，只有实践才是检验真理的唯一标准。课程设计作为实践教学 的一个重要环节，对提高学生的创新能力有着重要的作用。通过课程设计，学生不仅能 加深对课本知识的理解，还能锻炼自己的动手能力和提高解决问题的能力。 我们小组这次选择的课题是运用已学的数电知识并查阅相关资料，设计出一种音乐 数字彩灯控制器。该电路可以实现自然数列、奇数数列、偶数数列以及音乐数列的循环 显示，并且通电能够自动清零。 恰逢刚刚上完数字电子技术基础这门课程，我们小组经过商讨决定个人方案运用数 字电子技术知识合理选择元器件调试组装电路，小组方案利用单片微型控制器（简称单 片机）来实现。在这两周的时间里，正好可以通过此次设计课程巩固所学知识，也借这 次契机全面提高应用本课程知识进行分析问题解决问题的能力，同时还可以学习运用单 片机来设计简单工程的能力。 此次设计我将用到 555 定时器组成脉冲发生器，74LS198（移位寄存器） ，74LS160 （十进制计数器）,74378（六 D 触发器）以及各种逻辑门电路来实现我的方案。因此需 要充分运用学过的数电以及模电知识，熟悉各种常用芯片的使用方法来解决设计中的问 题。 这次我们组设计的音乐数字彩灯控制器是一个难度较大的设计，在设计过程中遇到 了很多的问题，但是我通过查阅相关的资料，慢慢的解决了一个又一个的问题。我想经 过这次的课程设计， 我在运用理论知识解决实际问题以及动手能力等方面的能力有了非 常大的进步。
2
武汉理工大学《电工电子综合》课程设计说明书
2 方案设计
2.1 设计思路
2.1.1 运用数字电子技术知识
选用五个十进制计数器 74LS160， 编号为 counter1、 counter2、 counter3、 counter4、 counter5,用反馈置数法分别实现 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9（自然数队列） ；1,3,5,7,9（奇 数队列） ； 0,2,4,6,8 （偶数队列） ； 0,1,2,3,4,5,6,7 （音乐队列 1） 和 0,1 （音乐队列 2） ； 用 555 定时器产生一定频率的脉冲信号 CP1，经过一个 D 触发器进行分频产生脉冲 信号 CP2，分别作为 counter2、counter3 和 counter1、counter4、counter5 的 CLK 输 入。同时，用移位寄存器 74LS198 控制五个计数器的计数控制端，使得五个计数器按照 顺序进行计数， 每个计数器完成一次计数后， 输出一个上升沿脉冲给移位寄存器的 CLK， 实现移位， 让下一个计数器开始计数。 电路原理图参考附录 1 总体结构图如图 2.1 所示：
启动定时/计数器 T0
N 1 秒到
Y 数码管显示，彩灯 点亮
2.2.1 方案一（个人方案）
图 2.3
方案二程序流程图
此方案完全是完全根据所学的数字电子技术知识进行设计的，采用的芯片有十进制 计数器 74LS160，移位寄存器 74198，D 触发器 74LS378，555 时基电路，以及其他各种
4
武汉理工大学《电工电子综合》课程设计说明书
555 脉冲信号发生器
分频电路
CP1
CP1 CP2 CP2
CP2
Counter1
Counter3 74LS160
Counter4 74LS160
Counter5 74LS160
移位寄存器 74198 输入为五个计数器 的置位端
六输入与非门
图 2.1
方案一总体结构图
武汉理工大学《电工电子综合》课程设计说明书
目
录
引言.................................................................................................................... 1 1 设计意义及要求............................................................................................ 2 1.1 设计意义............................................................................................... 2 1.2 功能要求.............................................................................................. 2 2 方案设计........................................................................................................ 3 2.1 设计思路............................................................................................... 3 2.2 设计方案............................................................................................... 5 2.3 方案比较............................................................................................... 8 3 部分电路设计................................................................................................ 9 3.1 脉冲产生电路........................................................................................9 3.2 移位寄存器控制电路.......................................................................... 12 3.3 队列产生电路...................................................................................... 14 3.4 显示电路............................................................................................. 18 4 检测与调试.................................................................................................. 19 4.1 方案一的检测与调试......................................................................... 19 4.2 方案二的检测与调试......................................................................... 20 5 仿真操作使用说明....................................................................................... 21 结束语.............................................................................................................. 22 参考文献.......................................................................................................... 24 本科生课程设计成绩评定表
此方案是用单片机（AT89C52）加以控制，整个硬件电路结构简单。在完成要求基 本功能的基础上，加了 9 个发光二极管。能够实现被点亮的发光二极管个数与数码管显 示的数字相同，并且呈对称显示的功能。电路原理图如图 2.5:
3
武汉理工大学《电工电子综合》课程设计说明书
2.1.2 运用单片机