多路彩灯控制器课程设计
数字电路多路彩灯课程设计
西安邮电学院电子设计报告书——多路彩灯控制器学院名称：学生姓名：专业名称：班级：实习时间：多路彩灯控制器二．课程设计目的1.复习数字电路知识，学会将数电理论用于实际电路中去；2.认识常用逻辑器件，并学会使用这些芯片设计简单数字电路；3.学会使用面包板测试设计好的逻辑电路，并使用万用表进行调试排错；4.培养合作精神与独立完成电路的能力，初步学会自主设计、连接、调试数字电路。
三．多路彩灯控制器设计实现要求在实验板上构建一个多路彩灯控制器，要求： 1.实现快慢两种节拍的变换；2.至少控制8路彩灯信号，产生3种以上的花型变换；3.彩灯用发光二极管代替；4.花型由设计者自行确定。
四．课程设计总要求1.设计电路实现题目要求；2.电路在功能相当的情况下设计越简单越好；3.注意布线，要直角连接，选最短路径，不要相互交叉；4.注意用电安全，所加电压不能太高，以免烧坏芯片和面包板。
五. 使用元器件1.设计所需的元件有： 器件名称 功能描述 数量 用途 74LS00P 2输入端四与非门 1个 花型节拍条件判决 74LS04P 六反相器 1个 花型节拍条件判决控制、时钟延迟 74LS151N 8选1数据选择器 1个 花型转移的部分控制 74LS74AN 正触发双D 触发器 1个 第二种花型的条件移位输入控制 74LS194AN 四位双向通用移位寄存器 2个 彩灯花型控制74LS161AP 可予制四位二进制异步清除计数器2个 节拍产生器EN555A 555定时器 1个 1Hz 时钟脉冲信号产生器 电阻150K Ω 150K Ω电阻器 1个 电阻4.7K Ω 4.7K Ω电阻器 1个 电容 4.7μf 4.7μf 电容器 1个 电容0.01μf 0.01μf 电容器 1个 电阻100Ω 100Ω电阻器 3个 LED 灯用限流电阻 发光二极管 发光二极管 10个 表示八路彩灯、显示时钟信号 导线 纯铜导线 若干 连接电路 面包板 面包板 1块 作为连接电路的基板总体电路共分三大块。
彩灯控制器课程设计
彩灯控制器课程设计一、课程目标本节“彩灯控制器课程设计”旨在通过实践操作和理论学习，实现以下知识目标、技能目标和情感态度价值观目标：1. 知识目标：- 学生能理解彩灯控制器的基本原理和电子元件功能。
- 学生能掌握彩灯控制器的电路连接和编程方法。
- 学生了解彩灯控制器在生活中的应用及其重要性。
2. 技能目标：- 学生能运用所学知识，独立完成彩灯控制器的组装和编程。
- 学生能够通过小组合作，解决在制作彩灯控制器过程中遇到的问题。
- 学生能够运用彩灯控制器设计出具有创意的灯光效果。
3. 情感态度价值观目标：- 培养学生对电子科技的兴趣，激发学生的创新意识和探索精神。
- 培养学生合作、分享、尊重他人意见的良好品质。
- 增强学生的环保意识，让学生认识到节能环保的重要性。
本课程针对初中年级学生，结合电子技术、计算机编程等学科知识，注重实践与理论相结合。
通过本课程的学习，学生能够将所学知识应用于实际操作中，培养创新思维和动手能力。
课程目标具体、可衡量，便于教师进行教学设计和评估，确保学生能够达到预期学习成果。
“二、教学内容”作为标题标识，再开篇直接输出。
二、教学内容根据课程目标，本节“彩灯控制器课程设计”的教学内容将从以下三个方面进行组织：1. 理论知识：- 介绍彩灯控制器的基本原理，包括电路组成、工作原理等。
- 讲解常用电子元件的功能及在彩灯控制器中的应用，如电阻、电容、二极管、三极管等。
- 分析编程控制彩灯的基本方法，涉及编程语言基础和逻辑控制。
相关教材章节：第三章《电子元件及应用》、第四章《数字电路基础》、第六章《编程语言入门》。
2. 实践操作：- 指导学生进行彩灯控制器的组装，熟悉电路连接和调试。
- 带领学生进行编程练习，掌握控制彩灯亮灭、闪烁、颜色变化等基本操作。
- 组织学生进行小组合作，设计具有创意的彩灯控制器项目。
实践操作内容与教材第七章《实践项目：彩灯控制器》相呼应。
3. 应用拓展：- 探讨彩灯控制器在生活、节日装饰、舞台灯光等领域的应用。
多路循环彩灯课程设计
多路循环彩灯课程设计一、教学目标本课程旨在通过多路循环彩灯的制作，让学生掌握基础电子元件的使用方法、电路图的阅读与绘制，以及简单编程技能。
在知识方面，学生将学习电阻、电容、二极管、三极管等电子元件的工作原理及应用；在技能方面，学生将能够阅读并绘制简单的电路图，利用编程实现彩灯的多路循环控制；在情感态度价值观方面，学生将培养动手实践能力，提高对电子技术的兴趣，树立团队协作意识。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括三个部分：第一部分是电子元件的学习，包括电阻、电容、二极管、三极管等；第二部分是电路图的阅读与绘制，学生将通过实例学习如何阅读电路图，并学会绘制简单的电路图；第三部分是编程实现多路循环彩灯，学生将学习基础的编程知识，并利用编程实现彩灯的多路循环控制。
三、教学方法为了提高学生的学习兴趣和主动性，本课程将采用多种教学方法。
首先，将采用讲授法，为学生讲解电子元件的工作原理和电路图的阅读方法；其次，采用讨论法，让学生在制作过程中相互交流，共同解决问题；再次，采用案例分析法，通过分析实际案例，使学生更好地理解电路图的绘制和编程实现；最后，采用实验法，让学生动手实践，提高其实际操作能力。
四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施，丰富学生的学习体验，我们将准备以下教学资源：首先，教材《电子技术基础》，为学生提供理论知识的学习；其次，参考书《电路图阅读与绘制技巧》，帮助学生提高电路图的阅读和绘制能力；再次，多媒体资料，包括电子元件的使用方法、电路图的绘制教程等，为学生提供直观的学习材料；最后，实验设备，包括电阻、电容、二极管、三极管等电子元件，以及编程控制器，为学生提供动手实践的机会。
五、教学评估本课程的评估方式包括平时表现、作业和考试三个部分。
平时表现主要评估学生的课堂参与度、提问回答、团队协作等情况，占总评的30%；作业包括电路图的绘制和编程练习，占总评的30%；考试包括理论知识测试和动手实践能力测试，占总评的40%。
EDA课程设计--多路彩灯控制设计
EDA课程设计--多路彩灯控制设计
项目简介：
本项目基于EDA工具（例如Altium Designer），设计实现了一种多路彩灯控制器。
该控制器可以控制多个LED灯的颜色和亮度，并可以通过外部输入信号进行控制。
项目要求：
- 实现8路彩灯控制，并且可以通过外部控制进行选择控制的灯数量。
- 支持控制彩灯的颜色和亮度。
- 支持外部输入信号，例如红外、蓝牙等。
- 设计具有过压、过流保护电路。
项目实现：
1. 硬件设计
- 选用STM32F030C8T6为控制器，实现外部输入信号检测、灯控制等功能
- 使用MAX7219为LED驱动芯片，支持SPI通信
- 具有功率PWM控制电路，用于调节彩灯的亮度
- 设有保护电路（包括过压、过流保护等）。
2. PCB设计
- 完成原理图设计，并将原理图转化为PCB设计
- 完成DSP设计、电源电路设计、外部输入检测电路设计、LED灯的连接及布局设计
- 设计阻止过压、过流电路，并进行分析和仿真，确保电路设计的可靠性和稳定性。
3. 程序设计
- 根据硬件设计，编写STM32程序，实现控制LED灯的亮度和颜色、接收和处理外部输入信号等功能
- 设计简单友好的用户界面，使得用户可以方便地选择和改变亮度和颜色控制方式。
4. 调试测试
- 在完成硬件设计、PCB设计、程序设计后，进行完整的测试来验证控制器的功能。
- 对控制器进行验证测试，确保它能稳定地运行，并且能够处理外部输入信号、选择和控制指定的彩灯。
课程设计报告—多路彩灯控制器
课程设计报告—多路彩灯控制器一、项目介绍多路彩灯控制器是一款具有多种颜色控制功能的控制器，可以实现多种灯光图案的显示。
它的主要功能是控制多脚灯泡的变化和状态，使其产生不同颜色的灯光，构成不同的图案或者变换模式。
二、主要功能1.控制部件：该控制器采用通用数字微处理器作为控制元件，它可以控制多种灯光，包括白色、红色、绿色和蓝色等，还可以同时控制多个LED，实现不同灯光图案的显示。
2.控制算法：在算法上，多路彩灯控制器采用“时序控制”算法，它可以控制灯泡在某一秒内的时间序列，从而实现不同图案的表现效果。
3.连接部件：它还具有外界输入部件，可以连接电脑，便于使用者设计和控制灯光图案，也可以更改和重置控制器，以设计新的灯光图案。
三、困难点1.多灯光多变显示：多路灯光的多变显示要求控制器具有良好的时序管理能力，以及良好的判断力，能够实时根据外部特征环境、光源特性等，控制灯泡成某种特定的灯光图案。
2.多模式控制：多模式控制要求控制器具有嵌入式内部控制算法，以实现不同的相关控制功能。
3.可视化编程：多模式控制还要求可视化编程，使用者可以通过可视化编程界面来设计灯光图案。
四、实现方案1.硬件系统：由数字微处理器、多路输出控制器、LED灯光、外界输入部件（如按键、鼠标、USB 等）等组成。
2.控制软件：控制程序和用户界面设计，将硬件设计和实现，以及灯光显示软件结合起来，实现灯光图案的控制。
五、总结多路彩灯控制器的主要功能是控制灯泡在某一秒内的时序变化，以及实现多种灯光图案的显示。
它的实现方案主要由硬件系统、控制软件和外界输入组成，它的主要困难点包括多灯光多变显示、多模式控制和可视化编程等。
多路彩灯控制器课程设计FPGA CPLD
专业班级学号姓名成绩多路彩灯控制器一、实验目的1．通过实验初步了解EDA的作用。
2．.熟悉ISdesign EXPERT System软件的使用方法,使自己能更加熟练的操作. 增强自己实际动手能力,独立解决问题的能力.二、实验仪器计算机，EDA试验箱，ISdesign EXPERT System软件，下载线。
三、设计要求设计一个彩灯控制器，使彩灯（LED管）能连续发出6种以上不同的显示型式；具有六种花型循环变化，整个系统共有3个输入信号；控制彩灯节奏快慢的基准时钟信号CLK-IN，系统清零信号CLK，彩灯节奏快慢选择开关CHOSE_KEY;共有16个输出信号LED[15，0]分别用于控制十六路彩灯。
四、设计方案我们用VHDL语言设计了一个十六路彩灯控制器,六种花型循环变化,有清零开关,并且可以选择快慢两种节拍。
工作原理:整个系统共有三个输入信号CP、S和K,十六路输出信号。
时钟信号CP由外部输入到节拍发生器,节拍选择信号S先输入到控制器,再由控制器输出选择控制信号Y到节拍发生器,随时控制快慢节拍的转换。
节拍发生器产生的节拍信号分别输出到控制器、编码电路和驱动电路。
编码电路输出反馈信号给控制器,控制器输出信号控制编码电路的各个子模块交替工作,产生六种花型,再由驱动电路将信号输出到彩灯。
K为清零信号,由外部输入到控制器,K=0时,系统回到等待状态,彩灯全灭;K=1时,系统工作。
结构框图如图8-5所示。
五、源程序library IEEE;use IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;use IEEE.STD_LOGIC_ARITH.ALL;use IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;---- Uncomment the following library declaration if instantiating---- any Xilinx primitives in this code.--library UNISIM;--use UNISIM.VComponents.all;entity caideng is port( clk: in std_logic;clr: in std_logic;led: out std_logic_vector( 7 downto 0)); end caideng;architecture Behave of caideng is signal cnt: std_logic_vector( 3 downto 0);begin process(clr,clk) begin if clr='0' thencnt<="0000"; elsif clk'event and clk='1' thencnt<=cnt+1;end if;end process; process(cnt) begin case cnt iswhen "0000" => led<="11111111";when "0001" => led<="10101010"; when "0010" => led<="11001100"; when "0011" => led<="11110000"; when "0100" => led<="00110011"; when "0101" => led<="00001111"; when "0110" => led<="00000011";when "0111" => led<="00000000"; when "1000" => led<="01010101";when "1001" => led<="11111100"; when "1010" => led<="11110000";when "1011" => led<="11001100"; when "1100" => led<="00001111"; when "1101" => led<="00110011"; when "1110" => led<="01010101"; when "1111" => led<="00000000";when others => led<="11111111"; end case; end process; end Behave;六、仿真图1、综合图2、波形图波形分析从仿真波形图中可以看出，低电平为亮，高电平为灭。
多路彩灯控制器的设计（精选五篇）
多路彩灯控制器的设计（精选五篇）第一篇：多路彩灯控制器的设计多路彩灯控制器的设计一课程设计题目（与实习目的）（1）题目：多路彩灯控制器（2）实习目的：1．进一步掌握数字电路课程所学的理论知识。
2．熟悉几种常用集成数字芯片，并掌握其工作原理，进一步学会使用其进行电路设计。
3．了解数字系统设计的基本思想和方法，学会科学分析和解决问题。
4．培养认真严谨的工作作风和实事求是的工作态度。
5．作为课程实验与毕业设计的过度，课程设计为两者提供了一个桥梁。
二任务和要求实现彩灯控制的方法很多，如EPROM编程、RAM编程、单板机、单片机等，都可以组成大型彩灯控制系统。
因为本次实习要求设计的彩灯路数较少，且花型变换较为简单，故采用移位寄存器型彩灯控制电路。
（1）彩灯控制器设计要求设计一个8路移存型彩灯控制器，要求：1.彩灯实现快慢两种节拍的变换；2.8路彩灯能演示三种花型（花型自拟）；3.彩灯用发光二极管LED模拟；4.选做：用EPROM实现8路彩灯控制器，要求同上面的三点。
（2）课程设计的总体要求1．设计电路实现题目要求；2．电路在功能相当的情况下设计越简单越好；3.注意布线，要直角连接，选最短路径，不要相互交叉；4.注意用电安全，所加电压不能太高，以免烧坏芯片和面包板。
三总体方案的选择（1）总体方案的设计针对题目设计要求，经过分析与思考，拟定以下二种方案：方案一：总体电路共分三大块。
第一块实现花型的演示；第二块实现花型的控制及节拍控制；第三块实现时钟信号的产生。
主体框图如下：方案二：在方案一的基础上将整体电路分为四块。
第一块实现花型的演示；第二块实现花型的控制；第三块实现节拍控制；第四块实现时钟信号的产生。
并在部分电路的设计上与方案一采用了完全不同的方法，如花型的控制。
主体框图如下：（2）总体方案的选择方案一与方案二最大的不同就在，前者将花型控制与节拍控制两种功能融合在一起，是考虑到只要计数器就可以实现其全部功能的原因，且原理相对简单。
多路彩灯控制器课程设计
物理与电气工程学院课程设计报告多路彩灯控制器姓名 ** ** 学号 *********班级电气工程及其自动化1班年级 2011级指导教师李 ***成绩日期 2013.4.8摘要八路循环彩灯控制器整体电路由三部分组成：脉冲发生电路、移位寄存器、控制电路。
其中用时钟脉冲来启动电路，使其发出不同的频率产生不一样的脉冲，控制发光二极管，使电路更好的工作。
主要采用 74LS194 芯片接成扭环形结构的移位器来实现，最后做到两种花型的彩灯循环控制。
一、实验目的：根据知识掌握情况和兴趣选择题目，给出功能设计方案，插接、调试电路，完成要求的任务，达到巩固和应用“电子技术基础”和“数字电路与逻辑设计”课程基本理论和方法，初步掌握模拟与数字电路系统设计基本方法的目的。
二、实验要求：设计一个4路移存型彩灯控制器，彩灯用发光二极管LED模拟，具体要求如下：1、能演示三种花型，花型自拟。
2、选作：彩灯明暗变换节拍为1.0s和0.5s，两种节拍交替运行。
三、实验元件：555定时器 1个74194 2个74161 2个7404 2个电阻150kΩ 1个电阻4.7KΩ 1个电阻20Ω 8个电容4.7uF 1个电容0.1 uF 1个四、总体方案的设计：经过分析问题及初步的整体思考，设计方案如下：需要实际时钟产生电路，循环控制电路和彩灯左右移，及全亮全灭输出电路。
时钟脉冲产生电路由脉冲发生器产生连续的脉冲。
循环电路采用74LS161 ，74LS194实现彩灯的循环控制。
具体主要通过两片双向移位寄存器74LS194 来实现彩灯电路控制，通过脉冲发生器来产生连续时钟信号的输入，由74LS161计数器来控制信号的移动方向，实现左移，右移及亮灭的功能。
总体电路原理图如下：五、单元电路的设计：1、时钟信号一片555加上电容及电阻实现电容：4.7μf 0.01μf电阻：150 kΩ 4.7 kΩ输出高电平时间T=(R1+R2)Cln2输出低电平时间T=R2Cln2振荡周期T=(R1+2R2)Cln2输出方波的占空比为根据本次设计使用的R1，R2（R1=150k，R2=4.7k）值，计算出振荡周期0.5s2 花型控制信号电路由一片74LS161（两种花型每种显示一遍）计数器。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
一、课程设计题目：多路彩灯
二、任务和要求：
任务：设计一个多路彩灯控制器，能控制8路彩灯，彩灯用发光二极管模拟。
要求：能演示至少3种花型，花型自拟。
彩灯明暗变换节拍为1.0s和2.0s，两种节拍交替运行。
目的：(1).掌握移位寄存器的移位，置位功能。
(2).掌握TTL集成电路驱动发光二极管的设计方法。
(3).熟悉中、小规模数字集成电路芯片，掌握基本数字电路设计方法，
通过实践提高数字电路连接、调试能力。
三、器件
四、总体方案
方案一：
模块图如下（箭头示数据流的方向和内容）：
分析：此方案设计花型种类多，实现简单，使用的芯片数少，但后三种花型变化简单。
方案二：
共设计3种花型，每种花型均有16种状态，花型3的前8种状态和后8
其模块图如下：
分析：此方案花型变化多样，但电路复杂，使用的芯片数多，花型少。
总结：方案一电路简单，所使用的芯片数目少，而且花型种类多，在实现分频
时，二使用了74LS74和74LS00，而方案一只用了一片74就实现了。
在数据选择模块，方案一用了一片151就可实现节拍的选择。
而方案二电路复杂，花型少。
故选择方案一。
五、 单元电路设计：
选择方案一，实现电路简单，共使用了9片芯片。
（一）脉冲发生电路
脉冲发生电路使用了555脉冲发生器和若干器件组成。
具体参数：555芯片一片，R1为4.7，R2为150
，C1为0.01uf ，C2为4.7uf ，电源电压为5V 。
其电路图如下：
S1，S0（控制信息）；清零信号
其波型为5V的方波。
（二）脉冲分频电路
脉冲分频电路是由555提供脉冲，由74LS74实现分频。
其电路图为：
555电路和分频出的波形分别如下：
（三）脉冲选择电路
脉冲选择电路由一片74LS151组成，并有计数电路的控制，每32个脉冲数据选择变化一次，及选择CP信号或分频的信号。
其电路如图：
（四）计数电路
计数电路是由两片74LS161和一片74LS04及一片74LS20组成，其实现电路的计数，
其电路图如下：
其有关波形为：
因为电路中有8个灯，因此计数电路每计数八个，SR信号变化一次，然后一是按次循环。
对于频率选择电路，每32个CP，clk变化一次，即低电平和高电平的变换。
其控制着其后的控制电路和频率选择电路。
（五）彩灯控制电路
彩灯控制电路由两片74LS194和一片74LS04组成。
其控制对彩灯亮灭的控制，实现各种花型。
其电路图如下：
完整电路图如下（因为555电路在仿真时，若用5V电源，则输出电压太小，不能得到合适的波形，所以要把电压加大，把参数减小，才能输出合适的波形）。
六、发生的问题和解决方法
实验中，我按照自己画好的电路在面包板上连接好之后，进行加电测试，结果什么都没显示，后来我又检查了几遍，和我画电路图一样，但始终实现不了，不仅浪费时间，最终也没实现。
后来我就用Mutsim10.0进行了仿真，电路没有实现，于是我有反复进行了修改，仿真电路实现了，于是我就按照仿真电路连接了电路，终于实现了，而且用的时间也少。
所以对电路设计者来说，仿真是很重要的。
在连接电路时，就算按照仿真好的电路图，有时间也会实现不了，在仿真上不会出现延时，但在实际电路中会出现这种情况，对于这种情况仿真软件也没法
解决，所以只有在设计电路时，应该尽量减少实际中的延时。
有时间在实际电路中能实现，但在仿真中实现不了，应该想办法改变相关参数，或用用其他功能相同的器件实现，只要在实际电路中能实现即可。
自启动问题与异步清零的麻烦。
我开始的设想是每种花型结束于全0状态，此状态触发模3计数器加1，触发下一种花型。
但这种设计存在问题，如果74LS194的初始状态是偏离状态，那么移位可能使花型混乱，且有可能永远不能到达全0状态，从而不能进入循环圈。
我想过多种改进方案，最后选择了用计数器与74LS194同步工作，由低位计数芯片触发高位计数芯片（模3）计数，高位片值改变时向74LS194发出清零信号。
而我的每种花型都是从全0状态开始，这样就解决了自启动问题。
为设计简单，我将每种花型都设计为16种状态（低位计数芯片模16），这样，问题又出现了。
用低位片的CO端取反后接入74LS194的清零端是最简单的方法，但74LS194是异步清零，这样会使前一种花型的最后一种状态和后一种花型的第一种状态都为全0，因为低位片为1111时CO即为1。
这个问题花了我较长的时间，后来我想了一个折中的办法，将CP脉冲的非跟74LS161低位片的CO相与非后接入两片74LS194的CLR端，但这样每种花型的最后一种状态的长度只有半个CP脉冲周期。
我又想过将CP脉冲跟74LS161低位片的CO相与非，我对这种方法抱有很大信心，但在EWB上模拟的结果还是全0状态持续了两个CP周期（花型的第1个非全0状态开始了一瞬就又被清零），后来我分析，花型的第1个非全0状态（第2个状态）开始时，CO从1变到0，CP 从0变到1，但CP变得比CO早一瞬，因此这一瞬间CO与CP都为1，清零信号有效。
后来，我准备接受花型的最后一个状态只持续半个CP周期的那种方案。
到了第二天，准备开始连电路时，我不由地又在纸上画起CP、CO的波形来。
忽然，我想到，在那种方案的基础上把CP的非接到74LS194，让74LS194变为“下降沿”触发，使第1个非全0状态提前半个周期开始，这样，全0状态的长度为1个CP周期而不是以前的1.5个，最后一个状态被提前了半个周期，因而长度达到1个周期。
不论计数电路还是74LS194发生了偏离，最多经16个CP周期便可恢复。
自启动问题圆满解决！
七、总结
对于用电路板上实现电路，首先应该做电路仿真，这样才能节省时间。
一开始我就在是实验板上实现电路，结果用了两天时间，电路没有实现，浪费了时间。
后来又用仿真软件进行仿真，用这种方法，可以随时简单的对电路进行改正，直到实现为止。
在连接电路时，应该现对电路总体进行规划好位置，以节省导线，而却电路连接出来也好看，尤其是在真正设计电路时，合理布局将能节省成本连接电路应该细心，根据仿真的电路图逐一按模块进行连接，否则，一个地方出错了，将会影响整个电路的实现，作为设计电路者，我们应该养成这样的习惯。
当电路出现错误时，应该学会检查电路的方法，如，用万用表进行检查。
最后在设计电路时，应该对电路进行不断地改进，以达到电路最简，这样可以节省成本，对于一个电路工作者来说也十分重要。
八、参考文献
王毓银主编. 数字电路逻辑设计（脉冲与数字电路）. 第三版. 高等教育出版社
师亚莉等编.《数字逻辑课程设计》指导书。