循环彩灯控制电路设计
河南工业职业技术学院
大专生毕业设计 (论文)
题目：循环彩灯控制设计
教学单位
姓名魏娟
学号_ 0501120206_ ___
年级电子信息工程技术1202 专业电子信息
指导教师马茵
职称 ___
2014 年 11 月 5 日
摘要
近年来随着计算机在社会领域的渗透, 单片机的应用正在不断地走向深入，同时带动传统控制检测日新月益更新。在实时检测和自动控制的单片机应用系统中，单片机往往是作为一个核心部件来使用，仅单片机方面知识是不够的，还应根据具体硬件结构，以及针对具体应用对象特点的软件结合，以作完善。
单片机最小系统是在以STC89C52RC单片机为基础上扩展，使其能更方便地运用于测试系统中。本设计主要在单片机上扩展I/O口，复位电路，晶振电路，LED显示电路并写好底层程序，做出能应用于循环彩灯的最小系统。
关键词：最小系统，STC89C52RC, 循环彩灯灯
Abstract:
With the infiltration in the social field of the computer in recent years, the application of the one-chip computer is moving towards deepening constantly, drive tradition is it measure crescent benefit to upgrade day to control at the same time. In measuring in real time and automatically controlled one-chip computer application system, the one-chip computer often uses as a key part, only one-chip computer respect knowledge is not enough, should also follow the structure of the concrete hardware , and direct against and use the software of target’s characteristic to combine concretly, in order to do perfectly.
The smallest system one chip computer is in expands at the base of STC89C52RC one chip computer，make it used more convient in the test system. This design mainly expands I/O in the take on chip computer, reset circuit, crystals circuit, the LED display circuitand writes the first floor procedure.Make for scrolling minimum system.
Keyword：minimum system, STC89C52RC, scrolling
目录
1．绪论 (4)
2.电路设计方案及功能分析 (5)
2.1 设计目的 (5)
2.2 设计要求 (5)
2.3 系统基本方案选择和论证 (5)
2.3.1、STC89C52RC介绍 (6)
2.3.2、时间周期 (11)
2.3.3、LED灯管 (12)
2.3.4、发光二级管 (12)
2.3.5、蜂鸣器 (12)
2.3.6、锁存器 (13)
2.4 系统框图 (13)
3.系统的硬件设计与实现 (13)
3.1 电源供电模块的实现 (14)
3.2 复位电路 (15)
3.3 晶振电路 (16)
4.系统的软件设计 (18)
4.1 软件介绍 (18)
4.1.1 Keil C51 (18)
4.1.2 Protel99SE (19)
4.1.3 Proteus (20)
4.2程序流程图 (21)
4.3 延时的计算 (23)
5.系统调试及结果分析 (23)
6.总结和体会 (24)
7. 遇到问题 (24)
8.参考文献 (24)
9.附录 (24)
9.1电路原理图： (25)
9.2 元件清单 (25)
9.3程序 (26)
1．绪论
由于单片机技术在各个领域正得到越来越广泛的应用，世界上许多集成电路生产厂家相继推出了各种类型的单片机，在单片机家族的众多成员中MCS-52系列单片机以其优越的性能、成熟的技术及高可靠性和高性能价格比，迅速占领了工业测控和自动化工程应用的主要市场，成为国内单片机应用领域中的主流。目前，可用于MCS-52系列单片机开发的硬件越来越多，与其配套的各类开发系统、各种软件也日趋完善，因此，可以极方便地利用现有资源，开发出用于不同目的的各类应用系统。
单片机最小系统是在以MCS-52单片机为基础上扩展，使其能更方便地运用于测试系统中，不仅具有控制方便、组态简单和灵活性大等优点，而且可以大幅度提高被测试的技术指标，从而能够大大提高产品的质量和数量。单片机以其功能强、体积小、可靠性高、造价低和开发周期短等优点，称为在实时检测和自动控制领域中广泛应用的器件，在工业生产中称为必不可少的器件，尤其是在日常生活中发挥的作用也越来越大。本毕业设计主要在STC89C52RC单片机上扩展I/O 口，复位电路，晶振电路，LED显示电路，数码管显示电路，蜂鸣器电路。适合于我们学生用于单片机的学习掌握和一些各种科研立项等的需求。因此，研究单片机最小系统有很大的实用意义。
2.电路设计方案及功能分析
2.1 设计目的
在教师指导下运用所学课程的知识来研究、解决一些具有一定综合性问题的专业课题。学习单片机课程以后，为了加深对理论知识的理解，加强理论知识在实际当中的运用，强化自己的动手能力，通过毕业设计（论文），提高学生综合运用所学知识来解决实际问题、使用文献资料、及进行科学实验或技术设计的初步能力，为毕业设计（论文）打基础。
2.2 设计要求
（1）采用单片机STC89C52RC做成最小系统来控制。
（2）利用最小系统做出跑马灯，其LED灯的闪烁间隔时间采用延时程序控制,每种模式可采用不同的延时，灵活多变。
2.3 系统基本方案选择和论证
单片机最小系统,或者称为最小应用系统,是指用最少的元件组成的单片机可以工作的系统。对51系列单片机来说,最小系统一般应该包括:单片机、晶振电路、复位电路、按键输入、显示输出等。单片机接口电路主要用来连接计算机和其它外部设备。各功能模块的选择及论证如下:
复位电路:由电容和电阻构成,由电路图并结合"电容电压不能突变"的性质,可以知道,当系统一上电,RST脚将会出现高电平,并且,这个高电平持续的时间由电路的RC值来决定.典型的51单片机当RST脚的高电平持续两个机器周期以上就将复位,所以,适当组合RC的取值就可以保证可靠的复位。本设计中R=10K,C=10uF。
晶振电路:典型的晶振取11.0592MHz(因为可以准确地得到9600波特率和19200波特率,用于有串口通讯的场合)同时也可取12MHz(产生精确的微秒级时歇,方便定时操作)，因设计需要，本设计采用12M晶振。
单片机:一片AT89S51/52或其他51系列兼容单片机，本设计采用
STC89C52RC。
接口电路:具有人机交互接口。具有一定的可扩展性，单片机I/O口可方便地与其他电路板连接。
通过该最小系统，我们可以用keil软件进行编程从而实现对一些外设的控制！比如一些简单的实验：闪烁灯、跑马灯、数码管和蜂鸣器的展示等等！
2.3.1、STC89C52RC介绍
PDIP封装的STC89C52引脚图
STC89C52为8 位通用微处理器，采用工业标准的C51内核，在内部功能及管脚排布上与通用的8xc52 相同，其主要用于会聚调整时的功能控制。功能包括对会聚主IC 内部寄存器、数据RAM及外部接口等功能部件的初始化，会聚调整控制，会聚测试图控制，红外遥控信号IR的接收解码及与主板CPU通信等。主要管脚有：XTAL1（19 脚）和XTAL2（18 脚）为振荡器输入输出端口，外接12MHz 晶振。RST/Vpd（9 脚）为复位输入端口，外接电阻电容组成的复位电路。VCC （40 脚）和VSS（20 脚）为供电端口，分别接+5V电源的正负端。P0~P3 为可编程通用I/O 脚，其功能用途由软件定义，在本设计中，P0 端口（32~39 脚）被定义为N1 功能控制端口，分别与N1的相应功能管脚相连接，13 脚定义为IR
I2总线控制端口，分别连接N1的SDAS（18脚）输入端，10 脚和11脚定义为C
和SCLS（19脚）端口，12 脚、27 脚及28 脚定义为握手信号功能端口，连接主板CPU 的相应功能端，用于当前制式的检测及会聚调整状态进入的控制功能。
P0 口
P0 口是一个三态双向口，可作为地址/数据分时复用，也可作为通用I/O 接口。P0口由八个相同的电路组成，每个电路分别由锁存器（起输出锁存的作用，8个构成了特殊功能寄存器P0）、场效应V1、V2组成的输出驱动器（增大带载能力）、三态门1（引脚输入缓冲器）、三态门2（用于读锁存器端口）、与门3、倒相器4及模拟开关构成的输出控制电路。P0口作为地址/数据分时复用总线时，可分为两种情况：一种是从P0口输出地址或数据，另一种是从P0口输入数据。当P0口作为通用I/O接口使用，端口输入输出数据时需要注意：一，在输出数据时，由于V2截止，输出级是漏极开路电路，要使“1”信号正常输出必须接上拉电阻；二，P0口作为通用I/O使用时是一准双向口。其特点是在输入数据时，应先口置1，此时锁存器的Q\为0，使V1、V2截止，引脚处于悬空状态才可高阻输入，所以说P0口作为通用I/O使用时，是一个准双向口。综上所述，P0口在有外部扩展存储器时被作为地址/数据总线口时，访问外部存储器期间CPU会自动向P0口的锁存器写入0FFH，故对用户而言，此时是一个真正的三态双向口。在没有外部扩展存储器时，P0口也可作为通用的I/O接口，但此时只是一个准双向口。此外，P0口具有驱动8个LSTTL负载的能力，即输出电流不小于800uA。在本设计中，LED发光二级管为外部电源驱动，所以I/O口低电平有效，此时P0口输出0LED发光二级管被点亮，所以不需要接上拉电阻。
P1 口
P1 是一个带内部上拉电阻的8 位标准的准双向I/O 口，它在结构上与P0的区别在于输出驱动部分由场效应管V1与内部上拉电阻组成，即有内部上拉电阻，没有反相器。从功能上来讲，即输入输出I/O接口，具有输入、输出、端口操作三种工作方式，每1位口线能独立地用作输入/输出线。当作为输出线时 P1 的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4 个TTL 逻辑门电路。对端口写“1”，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口。作输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流(TTL)。与AT89C51相比，STC89C52RC的不同之处是，P1.0 和P1.1 除作为通用I/O接口线外，还具有第二功能，即P1.0可作为定时器/计数器2的外部计数脉冲输入端T2，P1.1可作为定时器/计数器2的外部控制输入端T2EX。
P2 口
P2 是一个带有内部上拉电阻的8 位准双向I/O 口，它具有通用I/O接口或高8位地址总线输出两种功能，所以其输出驱动结构比P1口输出驱动结构多了一个输出模拟转换开关MUX和反相器3。当作为准双向通用I/O接口使用时，控制信号开关接锁存器，锁存器Q端经反相器3接V1，其工作原理与P1相同，也具有输入、输出、端口操作三种工作方式，负载能力也与P1口相同。当P2作为
外部扩展存储器的高8位地址总线使用时，控制信号使转换开关接地址总线，由程序计数器PC来的高8位地址PCH，或数据指针DPTR来的高8位地址DPH经反相器和V1原样呈现在P2口的引脚上，输出高8位地址A8至A15。在上述情况下，锁存器的内容不受影响，所以，取指或访问外部存储器结束后，由于转换开关又接回锁存器，使驱动器与锁存器Q端相连，引脚上将恢复原来的数据。
P3 口
P3 口是一组带有内部上拉电阻的8 位双向I/O 口。它的输出驱动由与非门3、V1组成，比P0、P1、P2口结构多了一个缓冲器。它除了可作为通用准双向I/O接口外，没1根线还具有第二功能。当P3口作为通用I/O接口时，第二功能输出线为高电平，使与非门3的输出取决于锁存器的状态。在这种情况下，P3仍是一个准双向口，它的工作方式、负载能力均与P1、P2口相同。当P3口作为第二功能使用时，其锁存器Q端必须为高电平，否则V1管导通，引脚被箝位在低电平，无法输入或输出第二功能信号。当Q端为高电平时，P3口的状态就取决于第二功能输出线的状态。同样，P3口的每一位可独立的定义为第一功能输入输出或第二功能输入输出。另外，在P3口的引脚信号输入通道中有2个缓冲器，第二功能输入信号取自缓冲器4（后加缓冲器）的输出端，通用输入信号仍取自缓冲器1（原有缓冲器）的输出端。
RST/VPD（9脚）
复位输入。当振荡器工作时，RST引脚出现两个机器周期以上高电平将使单片机复位。RST即RESET,VPD为备用电源，所以该引脚为单片机的上电复位或掉电保护端。当单片机振荡器工作时，该引脚出现持续两个机器周期的高电平，就可实现复位操作，使单片机恢复到初始状态。当VCC发生故障、降低低电平规定值或掉电时，该引脚可接上备用电源VDP（+5+/-0.5V）为内部RAM供电，以保
证RAM中数据不丢失。
ALE/PROG（30脚）
当访问外部程序存储器或数据存储器时，ALE（地址锁存允许）以每周期两次的信号输出，用于锁存出现在P0口的低8为地址。在不访问外部存储器时，ALE仍以上述不变的频率（振荡周期的1/6），周期行地出现正脉冲信号，可作为对外输出的时钟脉冲或用于定时目的。但要注意，在访问片外数据存储器期间，ALE脉冲会跳过一个，此时作为时钟输出就不妥当了。对于片内含有EPROM的单片机，在EPROM编程期间，该引脚为编程脉冲PROG的输入端。
PSEN（29脚）
片外程序存储器读选通信号输出端，低电平有效，当AT89C52 由外部程序存储器取指令（或数据）时，每个机器周期两次PSEN有效，即输出两个脉冲，以通过数据总线口读回指令或常数，在此期间，当访问外部数据存储器，将跳过两次PSEN信号，即PSEN信号不出现。
EA/VPP（31脚）
外部访问允许，即为访问外部程序存储器控制信号，低电平有效。当EA保持高电平时，单片机访问片内程序存储器的程序8KB(MCS—52子系列为8KB,MCS —51子系列为4KB)。若超出该范围时自动转去执行外部存储器的程序。欲使CPU 仅访问外部程序存储器（地址为0000H—FFFFH），EA端必须保持低电平（接地）。对于片内含有EPROM(Erasable Programmable Read-only Memory ,可编程可擦写只读存储器)的单片机，在EPROM编程期间，该引脚用于接21V的编程电源VPP。XTAL1（19脚）
振荡器反相放大器及内部时钟发生器的输入端。接外部石英晶体的一端。在单片机内部，它是一个反相放大器的输入端，这个放大器构成了片内振荡器。当采用外部时钟时，对于HMOS单片机，该引脚接地；对于CHMOS单片机，该引脚作为外部振荡信号输入。
注：CHMOS是CMOS（Complementary Metal Oxide Semiconductor，互补金属氧化物半导体）和HMOS(高密度沟道MOS工艺)的结合,除了保持HMOS高速度和高
密度之外，还有CMOS低功耗的特点。两类器件的功能是完全兼容的，区别在CHMOS 器件具有低功耗的特点。(HMOS:高性能金属氧化物半导体)
XTAL2（18脚）
振荡器反相放大器的输出端。接外部晶体的另一端。在单片机内部，接至片内振荡器的反相放大器的输出端。当采用外部时钟时，对于HMOS单片机，该引脚作为外部振荡信号的输入端；对于CHMOS芯片，该引脚悬空不接。
2.3.2、时间周期
STC89C52的时间周期分为如下几个周期：振荡周期、状态周期、机器周期、指令周期
1.振荡周期：
（1）单片机提供定时信号源的振荡源的周期。
（2）是计算机中最基本的时间单位。
2.状态周期（时钟周期）：
（1）1个状态周期=2个振荡周期。
（2）分为P1节拍和P2节拍。P1节拍通常完成技术操作；P2节拍完成内部寄存器间的传送。
3.机器周期
（1）1个机器周期=12个振荡周期。
（2）为CPU访问存储器一次所需要的时间。
（3）执行一条指令所需要的时间以机器周期为单位。
4.指令周期
（1）执行一条指令所占用的时间。
（2）通常由1-4个机器周期组成。
在指令系统中，按它们的长度可分为单字节指令、双字节指令和三字节指令。执行这些指令需要的时间是不同的，也就是它们所需的机器周期是不同的，有下面几种形式：
单字节指令单机器周期
单字节指令双机器周期
双字节指令单机器周期
双字节指令双机器周期
三字节指令双机器周期
单字节指令四机器周期(如单字节的乘除法指令)
本次设计中MCU单片机外接晶振为12MHz时具体值为：
振荡周期(时钟周期)＝1/12MHz＝1/12μs＝0.0833μs
机器周期＝12*1/12μs＝1μs
指令周期＝1～4μs
说明：
1.时钟周期即晶振的单位时间发出的脉冲数，12MHz=12×10的6次方，即每秒发出12000000个脉冲信号，那么发出一个脉冲的时间就是时钟周期，即1/12微秒。
2.一个机器周期等于12个振荡周期，所以是1微秒。
2.3.3、LED灯管
LED具有功耗少、寿命长、光谱宽（眼睛看得舒适度好）、使用广泛，能灵活拼装各种需要的形状等优点。一般来说LED的工作电压是2V-3.6V。工作电流是0.02-0.03A。这就是说：它消耗的电能不超过0.1W。在恰当的电流和电压下，LED的使用寿命可达10万小时。此外，LED基本上是一块很小的晶片被封装在环氧树脂里面，所以它非常的小，非常的轻，硬件电路实现起来比较方便。因此本设计采用15个发光二级管，组合成三角形，从而控制其灵活变化，设计出展示的方案。
2.3.4、发光二极管
发光二极管简称为LED。由含镓（Ga）、砷（As）、磷（P）、氮（N）等的化合物制成的二极管。当电子与空穴复合时能辐射出可见光，因而可以用来制成发光二极管。在电路及仪器中作为指示灯，或者组成文字或数字显示。砷化镓二极管发红光，磷化镓二极管发绿光，碳化硅二极管发黄光，氮化镓二极管发蓝光。因化学性质又分有机发光二极管OLED和无机发光二极管LED。
2.3.5、蜂鸣器
蜂鸣器是一种一体化结构的电子讯响器，采用直流电压供电，广泛应用于计算机、打印机、复印机、报警器、电子玩具、汽车电子设备、电话机、定时器等电子产品中作发声器件。由于使用15个LED，P0.7闲置，再根据蜂鸣器的各种
用途受到启发，在本设计中加一个蜂鸣器，当LED 九种模式展示完毕之后，蜂鸣器发出声响，以示九种模式展示完毕，然后继续回到一模式进行展示，直到关掉电源为止。 2.3.6、锁存器
由于本设计中需要数码管维持某个数据，那么往往要持续快速的刷新，为了减少对处理器处理能力的消耗，利用锁存器对所传输的数据进行锁存，直到下一个新的数据需要被锁存为止。这样一来，锁存器保持数据状态期间处理器的处理时间和I/O 引脚便可以释放。此外，锁存器的缓存作用使快速工作的CPU 与缓慢工作的锁存器相协调，从而使数码管中各段管子亮起时间差减小。因而本设计加用了锁存器，使系统工作方便，显示效果得到完善。
2.4 系统框图
3.系统的硬件设计与实现
单片机最小系统主要由电源、复位、振荡电路以及扩展部分等部分组成。最
电源
STC89C52
单片机
晶振电路 LED 显示
复位电路
小系统原理图如图3.1所示。
图3.1 原理图
3.1 电源供电模块的实现
对于一个完整的电子设计来讲，首要问题就是为整个系统提供电源供电模块，电源模块的稳定可靠是系统平稳运行的前提和基础。51系列单片机虽然使用时间最早、应用范围最广，但是在实际使用过程中，一个和典型的问题就是相比其他系列的单片机，51系列单片机更容易受到干扰而出现程序跑飞的现象，克服这种现象出现的一个重要手段就是为单片机系统配置一个稳定可靠的电源供电模块。
此最小系统中的电源供电模块的电源可以通过计算机的USB口供给
3.2 复位电路
单片机的复位，是为了把电路初始化到一个确定的状态，一般来说，单片机复位电路作用是把一些寄存器以及存储设备装入厂商预设的一个值。
单片机复位电路原理是在单片机的复位引脚RST上外接电阻和电容，实现上电复位。当复位电平持续两个机器周期以上时复位有效。复位电平的持续时间必须大于单片机的两个机器周期。具体数值可以由RC电路计算出时间常数。
复位电路有按键复位和上电复位两种。
（1）上电复位：STC89C52RC系列单片机为高电平复位，通常在复位引脚RST 上连接一个电容到VCC，再连接一个电阻到GND，由此形成一个RC充放电回路保证单片机在上电时RST脚上有足够时间的高电平进行复位，随后回归到低电平进入正常工作状态，这个电阻和电容的典型值为10K和10uF。如图3.3.1所示。
图3.3.1上电复位电路图
（2）按键复位：按键复位就是在复位电容上并联一个开关，当开关按下时电容被放电、RST也被拉到高电平，而且由于电容的充电，会保持一段时间的高电平来使单片机复位。如图3.3.2所示。
图3.3.2按键复位电路图
由于按键复位可控性稍强，比较适合样品制作或者实验室调试场合，本设计采用按键复位。如图3.3.3所示。
图3.3.3 复位电路图
3.3 晶振电路
图3.4 晶振电路图
单片机系统里都有晶振，在单片机系统里晶振作用非常大，全称叫晶体振荡器，它结合单片机内部电路产生单片机所需的时钟频率，单片机晶振提供的时钟频率越高，那么单片机运行速度就越快，单片机的一切指令的执行都是建立在单片机晶振提供的时钟频率。
在通常工作条件下，普通的晶振频率绝对精度可达百万分之五十。高级的精度更高。有些晶振还可以由外加电压在一定范围内调整频率，称为压控振荡器（VCO）。晶振用一种能把电能和机械能相互转化的晶体在共振的状态下工作，以提供稳定，精确的单频振荡。
单片机晶振的作用是为系统提供基本的时钟信号。通常一个系统共用一个晶振，便于各部分保持同步。有些通讯系统的基频和射频使用不同的晶振，而通过电子调整频率的方法保持同步。
晶振通常与锁相环电路配合使用，以提供系统所需的时钟频率。如果不同子系统需要不同频率的时钟信号，可以用与同一个晶振相连的不同锁相环来提供。
STC89C52RC使用12MHz的晶体振荡器作为振荡源，由于单片机内部带有振荡电路，所以外部只要连接一个晶振和两个电容即可，外接电容的作用是对振荡器进行频率微调，使振荡信号频率与晶振频率一致，同时起到稳定频率的作用，一般选用20~30pF的瓷片电容。
3.4 LED电路的实现
(1) LED结构
(2) LED原理
LED（Light Emitting Diode），发光二极管，是一种固态的半导体器件，它可以直接把电转化为光。LED的心脏是一个半导体的晶片。
晶片的一端附在一个支架上，一端是负极负极，另一端连接电源的正极，使整个晶片被环氧树脂封装起来。半导体晶片由两部分组成，一部分是P型半导体，在它里面空穴占主导地位，另一端是N型半导体，在这边主要是电子。但这两种半导体连接起来的时候，它们之间就形成一个P-N 结。当电流通过导线作用于这个晶片的时候，电子就会被推向P区，在P 区里电子跟空穴复合，然后就会以光子的形式发出能量，这就是LED发光的原理。而光的波长也就是光的颜色，是由形成P-N结的材料决定的。根据不同材料发光二极管的发光颜色有：红色光、黄色光、绿色光、红外光等。LED有共阴极和共阳极两种。在此设计中我们采用共阳极，共阳极将发光二极管的阳极连接在一起，接入+5V的电压。普通发光二级管的工作电流是5-20毫安，本设计中采用的是3mm发光二级管，所以采用470Ω电阻限流，使其正常工作，工作电流约为10毫安（一般有色发光二极管工作电流约为10毫安，透明发光二极管工作电流为20毫安）。
D1LE D
D2LE D D3
LE D
D4LE D D5
LE D D6
LE D
D7
LE D
D8LE D
D9LE D
D10LE D
D11
LE D D12
LE D
D13
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LE D D15
LE D
D16
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D17
LE D
D18
LE D D19
LE D D20
LE D
D21
LE D
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D27
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LE D
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D30LE D D31LE D D32
LE D R12.2K
R22.2K
R3
2.2K
R42.2K R5
2.2K
R62.2K
R7
2.2K
R8
2.2K
R9
2.2K
R102.2K
R11
2.2K
R12
2.2K
R13
2.2K
R14
2.2K R15
2.2K R162.2K R172.2K
R182.2K
R19
2.2K
R20
2.2K
R21
2.2K
R22
2.2K
R232.2K
R242.2K
R25
2.2K
R26
2.2K
R27
2.2K
R282.2K
R292.2K R302.2K
R312.2K
R32
2.2K
VCC
P00
P01
P02P03P04P05
P06P07P20P21
P22P23P24P25P26P27
P10P11P12P13P14
P15P16P17P30
P31
P32P33P34P35P36
P37
图3.5 LED 电路图
图3.5中主要元件有2.2k Ω的电阻、LED 。电阻为每个LED 的限流电阻。此最小系统提供了32个独立LED ，由IO 口控制，采用共阳级接法所以只有当IO 口输出低电平时LED 才会点亮。
4. 系统的软件设计
4.1 软件介绍
4.1.1 Keil C51
Keil C51是美国Keil Software 公司出品的51系列兼容单片机C 语言软件开发系统，与汇编相比，C 语言在功能上、结构性、可读性、可维护性上有明显的优势，因而易学易用。用过汇编语言后再使用C 来开发，体会更加深刻。 Keil C51软件提供丰富的库函数和功能强大的集成开发调试工具，全Windows 界面。另外重要的一点，只要看一下编译后生成的汇编代码，就能体会到Keil C51生成的目标代码效率非常之高，多数语句生成的汇编代码很紧凑，容易理解。在开发大型软件时更能体现高级语言的优势。下面详细介绍Keil C51开发系统各部分功能和使用。 Keil_c 软件界面如图4-1所示
图4-1 Keil_c软件界面
4.1.2 Protel99SE
Protel99SE是PORTEL公司在80年代末推出的EDA软件。Protel99SE是应用于Windows9X/2000/NT操作系统下的EDA设计软件，采用设计库管理模式，可以网设计，具有很强的数据交换能力和开放性及3D模拟功能，是一个32位的设计软件，可以完成电路原理图设计，印制电路板设计和可编程逻辑器件设计等工作，可以设计32个信号层，16个电源--地层和16个机加工层。
Protel99SE软件的特点：
(1) 可生成30多种格式的电气连接网络表；
(2) 强大的全局编辑功能；
(3) 在原理图中选择一级器件，PCB中同样的器件也将被选中；
(4) 同时运行原理图和PCB，在打开的原理图和PCB图间允许双向交叉查找元器件、引脚、网络
(5) 既可以进行正向注释元器件标号（由原理图到PCB），也可以进行反向注释（由PCB 到原理图），以保持电气原理图和PCB在设计上的一致性；
(6) 满足国际化设计要求（包括国标标题栏输出，GB4728国标库）；* 方便易用的数
模混合仿真（兼容SPICE 3f5）；
(7) 支持用CUPL语言和原理图设计PLD，生成标准的JED下载文件；* PCB可设计32个信号层，16个电源-地层和16个机加工层；
(8) 强大的“规则驱动”设计环境，符合在线的和批处理的设计规则检查；
(9) 智能覆铜功能，覆铀可以自动重铺；
(10)提供大量的工业化标准电路板做为设计模版；Protel99SE的工作界面是一种标准的Windows界面，如图所示，包括：标题栏、主菜单、标准工具栏、绘图工具栏、状态栏、对象选择按钮、预览对象方位控制按钮、仿真进程控制按钮、预览窗口、对象选择器窗口、图形编辑窗口。
图4-2 Prtel99SE软件界面
4.1.3 Proteus
Proteus是目前最好的模拟单片机外围器件的工具，可以仿真51 系列、A VR，PIC 等常用的MCU 及其外围电路（如LCD，RAM，ROM，键盘，马达，LED，AD/DA，部分SPI 器件，部分IIC 器件）
Proteus 与其它单片机仿真软件不同的是，它不仅能仿真单片机CPU 的工作情况，也能仿真单片机外围电路或没有单片机参与的其它电路的工作情况。因此在仿真和程序调试时，关心的不再是某些语句执行时单片机寄存器和存储器内容的改变，而是从工程的角度直接看程序运行和电路工作的过程和结果。对于这样的仿真实验，从某种意义上讲，是弥补了实验和工程应用间脱节的矛盾和现象。
1.Proteus 的工作过程
运行proteus 的ISIS 程序后，进入该仿真软件的主界面。在工作前，要设置view 菜单下的捕捉对齐和system下的颜色、图形界面大小等项目。通过工具栏中的p(从库中选择元件命令)命令，在pick devices 窗口中选择电路所需的元件，放置元件并调整其相对位置，元件参数设置，元器件间连线，编写程序；在source 菜单的Definecode generation tools 菜单命令下，选择程序编译的工具、路径、扩展名等项目；在source 菜单的Add/removesource
彩灯循环控制系统
电工电子技术课程 设计 题目：彩灯循环控制电路的 设计与制作 团队成员：李静黄林姜怀亮况雨朦刘京京 组长：李静 班级机电技术教育 专业：121班 指导教师：国海 2014年6月
摘要 基于数字技术的循环流水彩灯系统结合了传统的数字电路基础技术和模块化设计的思路。其简易轻巧，外貌美观，能呈现多彩颜色的特点使它在现实生活中得到了广泛的应用。比如十字路口红绿黄的流水交通灯；节假日装扮用的流水彩灯；自动门上装有的自动流水灯等等。所以流水彩灯的设计可以进一步增加我们对流水灯的了解，感受流水灯给我们生活带来的方便。 小组对彩灯循环控制系统的初步框架进行设计，并对一些仿真软件和硬件系统方案进行了选择。在此基础上，又进一步详细介绍了该控制系统的硬件组成、软件仿真结果、控制方法。在软件仿真部分中，本文重点讲述了使用Multisim对数字电路进行仿真及仿真结果。在硬件设计中，将电路设计从主电路为二进制计数器延伸到用移位寄存器来控制。 最后，本文就基于彩灯循环控制系统的特点，进行了归纳与总结。 关键词：流水彩灯循环 Multisim仿真移位寄存器 彩灯循环控制电路的设计与制作 1 结构设计与方案选择 1.1 基于数字电路技术的彩灯循环控制系统结构 现代的数字电路的设计大体上都是三步走的战略：即信号源，控制电路，输出显示。在明白大体的设计思路之后，对没有部分进行模块化的设计。最终可以完成我们的实验目标。本实验的具体设计框图如下： 提供适当的输入源；彩灯循环控制系统主要是实现我们实验目标中的左循环、右循环、全灭和全亮的功能；显示电路主要是输出显示我们的实验结果。 1.2方案选择
1.2.1方案一：74ls193为主控电路 74ls193是双时钟4位二进制可逆的集成计数器，其双时钟可以实现加计数或 减计数，当计数时钟脉冲从UP 输入时，集成芯片实现加法计数过程，计数过程为0000到1111→0000；当计数时钟脉冲从DOWN 输入时，集成芯片实现减法计数过程。CLR 是异步清零端，高电平有效；~LOAD 是异步欲置数控制端，低电平有效；预置数数据输入端包括A 、B 、C 、D,D 为最高位，A 为最低位； 本电路的系统方案框图为： 图2 74ls193为主控流水彩灯电路框图 简要介绍：利用555计时器所组成的多谐振荡器产生频率为1Hz 的脉冲信号，并将信号送到74ls193的时钟，将清零端CLR 与QD 相连，在进行加计数时，数据到了1000即8时，系统清零而回到0000，即0。在进行减计数时，四输入与非门的输入与QA 、QB 、QC 、QD 相连，输出与置位端~LOAD 相连，DCBA 接0111，即出现输出为1111时，电路回到0111即7，译码器将74ls193的输出地址转换为高低电平并使LED 发光。 仿真电路图如下图所示：
16路循环彩灯控制器
南华大学电气工程学院 《电子技术课程设计》任务书 设计题目：16路循环彩灯控制器 专业：本11通信01班 学生姓名: 周世闻学号：20114400123 起迄日期: 2013年12月9日~2013年12月20日指导教师:黄智伟 教研室主任：王彦
课程设计目录 一、内容摘要及关键词 (3) 二、课程设计任务书 (5) 三、课程设计方案及结构框图 (7) 四、课程设计原理 (8) 五、各单元电路的设计、计算及说明 (8) 六、课题整体电路图 (13) 七、芯片功能及其原理介绍 (14) 八、所用元器件清单 (24) 九、课程设计的心得体会 (25) 十、参考文献 (26)
摘要 数字电路是一门专业的基础课程，它具有很强的理论性与十分广泛的工程应用，本次课程设计的主要目的是掌握数字电子技术的一些基础知识，能够在一定程度上应用数电子技术的相关知识解决实际问题。 此次的课程设计是十六路循环彩灯控制器，此电路由四部分组成。如下：第一部分是由555计时器组成的信号发生器，控制频率的变化； 第二部分是由74HC163计数器组成的计数部分，其时钟信号由555计时器提供； 第三部分是由74HC154译码器组成的，计数器输出不同的计数结果，即可控制译码器译码得到不同的输出信号，决定彩灯的循环变化。如果使得计数器的控制端输入不同的控制信号，进行不同的计数，则在输出端可见不同的彩灯循环输出。 而最后一部分则主要是由十六个彩灯构成的输出显示部分，显示在输入的信号不同时的输出结果，方便得出实验结果，进行此次实验设计的总结。 关键词：555计时器、74HC163计数器、74HC154译码器、ＬＥＤ彩灯、控制器、原理。
《数字电路》课设彩灯循环控制电路设计
《数字电子技术课程设计》报告 ——彩灯循环控制电路设计 摘要 本次电路设计利用555定时器、计数器等设计LED彩灯控制电路。通过按键实现如下循环特性：当按键没有按下时8个彩灯交叉循环点亮：即在前四秒内第1、3、5、7盏灯依次点亮、后四秒内8、6、4、2盏灯依次点亮，而当按键按下一次后（按下两次等效于没有按下），实现8盏灯依次循环点亮（产生灯光追逐音乐、活跃气氛的效果），并设计成同步电路模式。 用555定时器设计的多谐振荡器来提供时序脉冲，其优点是在接通电源之后就可以产生一定频率和一定幅值矩形波的自激振荡器，而不需要再外加输入信号。由于555定时器内部的比较器灵敏度较高，而且采用差分电路形式，这样就使多谐振荡器产生的振荡频率受电源电压和环境温度变化的影响很小。之后脉冲信号输入到计数器，同时将计数器输出端QC、QB、QA接到译码器的输入端，当译码器输出电平为低电平时，与其相连接的LED会变亮。LED采用共阳极连接，并串上500Ω的电阻。电路由按键SPST_NC_SB控制，使彩灯进入到不同的循环模式。 电路图连接好后，经Multisim软件调试测试，电路可以实现设计要求，即实现从题中要求的交叉循环显示和音乐序列的循环显示。整体电路采用同步电路模式，采用TTL集成电路，电压V 均为5V。运用了所学的555定时器、译码器、计数器与逻辑门 cc 电路等相应的电路器件，提高了对于数字电子技术这门专业基础课的认识与理解，在
实践中发现不足，努力改正，提高了我自学、创新等能力，同时我们也掌握了相应设计电子电路的能力，有利于今后对于专业课程的学习。 关键词：555定时器计数器译码器彩灯循环控制
六路彩灯循环控制器数电课程设计
一．设计目的及要求 1.1 课程设计的目的 1 、巩固和加强《数字电子技术》课程的理论知识。 2 、掌握电子电路的一般设计方法，了解电子产品研制开发过程。 3 、掌握电子电路安装和调试的方法及其故障排除方法，学会用ewb 软件或multisim 软件对电路仿真。 4 、通过查阅手册和文献资料，培养独立分析问题和解决问题的能力。 5、培养创新能力和创新思维。 1.2 要求 用中规模集成电路实现6 路彩灯控制电路，主要用计数器、译码器、移位寄存器等芯片集成，实现以下5 种演示花型： 花型1：6 路彩灯同时亮； 花型2：6 路彩灯同时灭； 花型3：6 路彩灯从左至右逐路点亮； 花型4：6 路彩灯左侧三个全亮，同时右侧三个全灭； 花型5; 6 路彩灯右侧三个全亮，同时左侧三个全灭； 要求彩灯亮、灭一次的时间可调，花型转换的顺序为：花型1、花型2、花型3 、花型4，花型5 、花型1 电路有复位控制，复位按钮闭合时彩灯循环输出，按钮断开彩灯熄灭。 二、设计方案的选择和电路框图
2.1题目分析 我们设计的流水灯实际上是主要使用一个555定时器、一个 74LS160，—个74LS42和两个74HC194这四个芯片对,6个彩灯进行控制，产生循环控制的效果。 2.2 题目设计 花型1,111111 ;花型2,000000 ;花型3,100000 ——010000 ——001000——000100——000010——000001;花型4,111000 ；花型5,000111。用74HC194移位寄存器来实现。用74LS42译码器来实现对194的控制，实现194的清零，并行输入，以及右移。用 74LS160十进制计数器控制42译码器的输出，555定时器根据滑动电阻的调节来实现输出时钟脉冲周期的不同从而控制160 计数的快慢，也就实现了彩灯闪烁时间的可调。 2.3结构框图
8路输出的彩灯循环控制电路数电说明书(内附电路图)
绪论 数字电子技术已经广泛地应用于计算机，自动控制，电子测量仪表，电视，雷达，通信等各个领域。例如在现代测量技术中，数字测量仪表不仅比模拟测量仪表精度高，功能高，而且容易实现测量的自动化和智能化。随着集成技术的发展，尤其是中，大规模和超大规模集成电路的发展，数字电子技术的应用范围将会更广泛地渗透到国民经济的各个部门，并将产生越来越深刻的影响。随着现代社会的电子科技的迅速发展，要求我们要理论联系实际，数字电子逻辑课程设计的进行使我们有了这个非常关键的机会。 随着科学的发展，人们生活水平的提高，人们不满足于吃饱穿暖，而要有更高的精神享受。不论是思想，还是视觉，人们都在追求更高的美。特别使在视觉方面，人们不满足于一种光，彩灯的诞生让人们是视觉对美有了更深的认识。 本设计是一个彩灯控制器，使其实用于家庭、商场、橱窗、舞厅、咖啡厅、公共广场等场所的摆设、装饰、广告、环境净化与美化。
本次课程设计在编写时参考了大量优秀教材，并得到太原科技大学机械电子工程学院测控技术与仪器教研室刘畅老师的大力支持，他提出来许多的意见和建议，在此表示衷心的感谢。 由于编者水平有限，本设计说明书难免出现不妥之处，恳请老师和广大读者给与批评并提出宝贵的意见，我将由衷地欢迎与感激。 编者 2010年于太科大
目录 绪论 (1) 一、课程设计题目 (3) 二、课程设计目的 (4) 三、课程设计基本要求： (4) 四、课程设计任务和具体功能 (5) 五、工作原理 (5) 六、设计总框图 (6) 七、电路元器件的说明 (6) 八、总电路图 (27) 九、调试与检测 (28) 十、误差分析： (28) 十一、设计心得体会。 (28) 附录 (28) 参考文献 (28) 一、课程设计题目：8路输出的彩灯循环控制电路
循环彩灯系统设计讲解
课程设计报告 题目：循环彩灯系统设计 课程名称：电子技术课程设计学生姓名： 学生学号： 年级：15级 专业：电子信息工程 班级：1班 指导教师： 电子工程学院制 2017年3月
目录 1设计的任务与要求 (1) 1.1 课程设计的任务 (1) 1.2 课程设计的要求 (1) 2 循环彩灯设计方案制定 (1) 2.1 循环彩灯设计的技术方案 (1) 2.2 循环彩灯系统设计的原理 (1) 3 循环彩灯设计方案实施 (2) 3.1 循环彩灯单元模块功能及电路设计 (2) 3.2 循环彩灯电路参数计算及元器件选择 (8) 3.3 循环彩灯系统整体电路图 (9) 4 循环彩灯系统设计的仿真实现 (9) 4.1 仿真软件介绍 (9) 4.2循环设计仿真实现 (10) 5 总结及心得体会 (10) 6参考文献 (11)
循环彩灯系统设计 电子工程学院 电子信息工程专业 1设计的任务与要求 1.1 课程设计的任务 利用Multisim 仿真软件和电子元器件，设计并制作一个循环彩灯系统。 1.2 课程设计的要求 由八只LED 灯组成的彩灯系统，要以一定的花型循环,循环间隔可自行定义。 2 循环彩灯设计方案制定 2.1 循环彩灯设计的技术方案 图1原理框图 2.2 循环彩灯系统设计的原理 555定时器组成多谐振荡电路提供震荡脉冲，利用计数器产生的脉冲控制译码 器，利用多块译码器可实现LED 灯的多种方式循环显示，增添效果显示。 R1?R2给电容C1充电，使逐渐升高， 当时，3脚（Q 端）输出为高电平。当上升到 超过时，3脚输出仍为高电平。当继续上升到略超过时，RS 触发器状态发生翻转，3 脚输出为低电平，同时C1经 R2及7脚内导通的放电管VT 到地放电，迅速下降。 当下降到略低于时，触发器状态又翻转，3脚输出变为高电平。同时，7脚内导通的 放电管VT 截止，电容 C1再次进行充电，其电位再次上升，一直循环下去。根据， 可以看出，通过改变电位器R2的电阻值的大小，即可以改变振荡器的振荡周期，从 而改变3脚输出高低电平的转换时间，进而改变流水灯的速度。
multisim软件的数字电路——彩灯循环控制
数字电路课程设计报告 设计课题：彩灯循环控制器的设计 专业：电子信息科学与技术 班级： 20081421 学生姓名： 学号： 2008142115 学生姓名： 学号： 2008142134 指导教师： 二零一一年六月五日
一、实验目的 1.综合应用数字电路知识设计一个交通灯控制器。了解各种元器件 的原理及其应用。 2.深入了解交通灯的工作原理。 3.锻炼自己的动手能力和实际解决问题的能力。 4.掌握multisim软件的操作并对设计进行仿真。 5.通过本设计熟悉中规模集成电路进行时序电路和组合电路设计的方法，掌握彩灯循环控制 器的设计方法。 二、设计要求 1、有十只LED，L 0……L 9 2、显示方式 （1）先奇数灯依次亮 （2）再偶数灯依次亮 （3）依次循环变化 3、显示间隔0.5s，1s可调。 三、设计方案 1）课题的分析 此电路主要由五部分组成，其整体框图如图（一）所示。 图一
2）方案论证与实现 （1）振荡电路 主要用来产生时间基准信号（脉冲信号）。因为循环彩灯对频率的要求不高，只要能产生高低电平就可以了，且脉冲信号的频率可调，所以采用555定时器组成的振荡器，其输出的脉冲作为下一级的时钟信号，电路如图（二）所示。 图二 （2）分频电路 用D触发器设置分频电路控制彩灯实现彩灯的显示时间。电路如图三 图三 其中开关C和B用来控制显示方式。
（3）计数器控制电路 用74LS161计数器转换脉冲信号用来控制彩灯的奇偶显示方式。 74LS161N 17 19 图四 （4）计数译码驱动电路 用74154译码74LS161计数器产生的信号驱动彩灯的显示。电路如图五： 74154N 4-16线译码器74154N中00-09接10个LED灯译码。（5）显示电路 用74154驱动彩灯的显示，电路如图六：
彩灯循环控制系统的设计与实现
彩灯循环控制系统的设计与实现 【摘要】本文主要就是结合当下对LED灯的需求，展望了现在的LED灯被应用的情况，提出了现在LED彩灯使用中在硬件层面就固定的灯的花型，不能灵活变化使用的问题。提出了一个彩灯循环控制的方案。想要通过计算机程序语言，结合单片机控制来设计一个彩灯循环控制系统。想要通过硬件的合理选择，还有程序的合理选择来完成一个可以灵活使用的彩灯循环控制系统。本文通过设计背景的简述开始引入。然后主要就彩灯循环控制系统的硬件部分的设计使用和选择，还有系统部分的选择使用作出介绍。最后做了仿真，并根据仿真得出结果。最后就整个设计做了总结。 【关键词】单片机；LED灯；循环控制系统；C语言； 引言 我们现在的城市里，越来越多的使用大量的彩灯，或者一些新型装饰材料来美化城市。正是因为我们的国家现在开始进入到一个全新的发展时期，城市居民衣食温饱的问题已经逐渐的解决，而人们对于文化的需求，对于美的需求却在越来越高。正是因为这样这样的原因，我们的LED灯就开始大量的使用于我们的城市装饰中。特别是晚上，彩灯环绕的城市，都是靠我们大量的LED灯在发挥着巨大的作用。 1、彩灯循环控制系统的设计项目的分析 1.1循环彩灯控制系统的需求背景 我们现在的城市运行中LED灯已经在发挥着巨大的作用。比如我们的证劵交易市场的大厅里，所有的大屏幕都是用LED灯组成的大屏幕，我们的高速公路上很多的电子告示牌也是LED灯大屏幕，甚至我们现在公交车的尾部同样安装了一些小型的LED灯广告牌，我们的大型公交站，交通信号灯，街边的广告牌，城市高架桥上的提示灯，装饰灯，也都是使用我们的LED灯来组成的。其实现在个人使用的LED灯装饰也不少了，很多人的汽车，摩托车，电动车都会使用一些LED灯的装饰，所以LED灯的需求还在越来越大。我们的生活已经离不开这样的一种产品了，它用它的诸多的优势来给我们的生活提供越来越多的便利。正是因为我们的LED灯有很多的优势，比如LED的使用就非常的符合现在越来越提倡的绿色环保理念。这样的的产品又因为造价很低，使用的成本也很低就让我们越来越多的场合都可以使用它。而且现在的LED灯的使用寿命很长，完全符合我们的提倡的可持续发展的理念。但是现在多出情况下的LED装饰灯，都直接是根据不同的需求，不同的环境，直接就把灯的发光方式固定在了硬件的层面，没有办法灵活的根据不同的场合而变化出不同的效果，很多的类似产品没有使用到如今的计算机程序控制。所以我们就希望更多的LED产品能够越来越多的使用到计算机编程，而实现这些彩灯的灵活变化，也就能更能够体现出它更多的优势。能够给我们带来更多的便利。 1.2循环彩灯控制系统的功能分析和设计方案简述 1.2.1循环彩灯控制系统的设计想法 本设计的想法，就是想通过单片机，让LED彩灯实现一些灵活的变化。主要的就是想要通过Keil环境下，用计算机C语言编程实现彩灯的循环控制。在基于STC89C52单片机的基础之上，使用C语言进行编程，控制彩灯实现一些不同的图案，还有不同的时间有不同的变化。希望通过简化电路，提高彩灯的使用效率，也希望让先进的计算机技术能够融合到现在的彩灯控制中。真正的实现一种彩灯
彩灯循环显示控制电路设计
课程设计任务书 学生姓名：专业班级： 指导教师：工作单位：信息工程学院 题目: 彩灯循环显示控制电路设计 初始条件： 74LS160计数器、74HC390计数器、74HC139译码管、脉冲发生器、数码管和必要的门电路，可以选用其他的计数器和集成电路，但必须给出原理说明 要求完成的主要任务: 以LED数码管作为控制器的显示元件，它能自动地依次显示出数字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）和0、1、2、3、4、5、6、7、0、1（音乐符号数列），然后由依次显示出自然数列、奇数列、偶数列和音乐符号数列......如此周而复始，不断循环。 设计要求 ①打开电源时，控制器可自动清零。 ②每个数字的一次显示时间基本相等，这个时间在0.5s到2s范围内连续可调。 ③确定设计方案，按功能模块的划分选择元、器件和集成电路，设计分电路，画 出总体电路原理图，阐述基本原理。 ④用EWB软件或者multisim软件或者Quartus软件完成仿真。 指导教师签名： 2008 年 6月 2日 系主任（或责任教师）签名：年月日
目录 摘要 (1) 1主要任务 (2) 2技术要求 (2) 3基本组成方框图 (2) 4设计方案 (3) 4.1数列循环部分 (3) 4.2数列显示部分 (7) 4.3脉冲信号的产生 (8) 4.4方案的确定 (9) 5单元电路的设计及其原理 (9) 5.1数列循环电路的设计 (9) 5.2序列显示电路的设计 (10) 5.2.1十进制自然序列的显示电路 (10) 5.2.2奇数序列显示电路 (11) 5.2.3偶数序列显示电路 (11) 5.2.4音乐序列显示电路 (12) 5.3脉冲产生电路的设计 (13) 5.4二分频电路的设计 (14) 5.5总电路图的设计 (14) 6仿真结果 (16) 6.1脉冲产生电路的仿真 (16) 6.2二分频电路的仿真 (17) 7测试结果分析 (18) 8体会与心得 (19) 9元件清单 (20) 10参考文献 (21)
循环彩灯控制器课程设计8路
数字电路课程设计报告课程名称：循环彩灯控制器 设计题目：循环彩灯控制器 院（部）：机械与电子工程学院 专业： 学生姓名: 学号: 班级： 日期: 指导教师:
课程设计任务书 课程设计题目循环彩灯控制器 姓名学号班级 院部机械与电子工 程学院 专业 组别组长组员 指导教师 课程设计目的 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的功能和应用，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．数点课程实验是大学中为我们提供的唯一一次动手实践的机会，增强动手实践的能力。 课程 设计 环境 用proteus 仿真软件画出总体电路图、word编写课程设计报告
课程设计任务和要求设计要求： 1. 8路彩灯能演示三种花型（花型自拟）； 2. 彩灯用发光二极管LED模拟； 3．选做：实现快慢两种节拍的变换。 设计任务： 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。 课程设计工作进度计划 序号起止日期工作内容 1 2012年6月7日~2012年 6月11日选择设计题目并阅读相关文献、资料，学习使用proteus 2 2012年6月12日~2012 年6月13日 根据设计任务和要求，做出大纲和目录 3 2012年6月13日~2012 年6月16日 根据目录做出设计内容 4 2012年6月17日~2012 年6月18日 根据设计内容用proteus画图 5 2012年6月19日整理课程设计的格式与内容 6 2012年6月20日打印并装订 教研室审核意见： 教研室主任签字：年月日 教学院（系）审核意见： 主任签字：年月日
数字电子四色花样彩灯控制器课程设计
课程设计任务书
学年第 学期
学 专
院 ： 业： 学
信息工程 通信工程 号 ：
学 生 姓 名： 课程设计题目：
多功能彩灯控制器设计
起 迄 日 期: 课程设计地点: 指 导 教 师: 系 主 任 ：
2013 年 12 月 25 日-2014 年 01 月 8 日 信息工程学院
邬春明
下达任务书日期 :2013 年 12 月 15 日
课 程 设 计 任 务 书
1．设计目的：
加强学生对数字电子技术专业知识的理解和掌握，训练并提高其在理论计算、电路 设计、资料文献查阅、运用相关标准与规范、电路仿真等方面的能力；为毕业设计（论 文）奠定良好的基础。
2．设计内容和要求（包括原始数据、技术参数、条件、设计要求等） ：
设计一个四花样自动切换的彩灯控制器。八个一组的彩灯按多种不同的方式显示， 组成不同的视觉效果。要求实现： (1) 彩灯一亮一灭,从左向右移动 (2) 彩灯两亮两灭，从左向右移动 (3) 四亮四灭，从左向右移动 (4) 从 1～8 从左到右逐次点亮，然后逐次熄灭 (5) 四种花样自动变换
3．设计工作任务及工作量的要求〔包括课程设计计算说明书(论文)、图纸、 实物样品等〕 ：
1、课程设计说明书(论文) 2、电路的计算机仿真（EWB 等，仿真时可用仿真工具中的信号源） 3、答辩
4．主要参考文献：
[1] [2] [3] [4] [5] 周常森. 电子电路计算机仿真技术.山东科技出版社，2006.02
5．设计成果形式及要求：
彩灯循环显示电路
《数字电子技术课程设计》报告—彩灯循环控制器的电路设计 专业：电子信息工程 班级： 姓名： 学号： 指导教师： 2011年6月12 日
1.课程设计目的 通过本设计熟悉中规模集成电路进行时序电路和组合电路设计的方法，掌握彩灯循环控制器的设计方法。巩固所学理论，提高动手能力、创新能力和综合设计能力。为今后工作奠定坚实的基础。 2.课程设计要求 2.1彩灯能够自动循环点亮。 2.2彩灯循环显示且频率快慢可调。 2.3该控制电路具有8路以上的输出。 3.电路组成框图 此电路主要由三部分组成 振荡电路计数驱动电路显示电路 4.元器件清单 元器件名称个数型号主要参数 集成芯片 1 4017BD-5V 集成芯片 1 LM555CN 电阻 3 1K,1K,300 接地 2 滑动变阻器 1 1K 电容 3 10nF,1uF,1nF 直流电源 1 5V 发光二极管10 LED 5.各功能块电路 5.1振荡电路 主要用来产生时间基准信号（脉冲信号）。因为循环彩灯对频率的要求不高，只要能产生高低电平就可以了，且脉冲信号的频率可调，所以采用555定时器组成的振荡器，其输出的脉冲作为下一级的时钟信号。电路中555定时器组成多谐振荡器，输出一定频率的矩形脉冲。
U1 LM555CN GND 1DIS 7OUT 3 RST 4VCC 8THR 6CON 5 TRI 2VCC 5V R11k|?R21k|?C110nF C2 1nF 20 4 VCC R31k|? Key=A 50% 1517 16 555定时器组成的多谐振荡电路 U4 LM555CN GND 1DIS 7OUT 3 RST 4VCC 8THR 6CON 5 TRI 2 5.2 4017BD 工作原理 计数器是用来累计和寄存输入脉冲个数的时序逻辑部件。在此电路中采用十进制计数/分频器4017，它是一种用途非常广泛的电路。其内部由计数器及译码器两部分组成，由译码输出实现对脉冲信号的分配，整个输出时序就是O0、O1、O2….O9依次出现与时钟同步的高电平，宽度等于时钟周期。 4017有3个输入端（MR 、CP0和~CP1），MR 为清零端，当在MR 端上加高电平或正脉冲时，其输出O0为高电平，其余输出端（O1-O9）均为低电平。CP0和CP1是2个时钟输入端，若要用上升沿来计数，则信号由CP0端输入；若要用下降沿来计数，则信号由~CP1端输入。设置2个时钟输入端，级联时比较方便，可驱动更多二极管发光，此时4017芯片则用CP0时钟输入端，用上升沿来计数。
彩灯循环控制电路
课程设计（论文） 题目名称________________ 彩灯控制器_______________ 课程名称______________ 电子技术课程设计____________ 学生姓名__________________ 刘标___________________ 学号 ____________ 0941201062 ____________ 系、专业___________ 电气工程系09电力一^班_______ 指导教师__________________ 陈邈___________________ 2011年12月9日
邵阳学院课程设计（论文）任务书 2?此表1式3份，学生、指导教师、教研室各1份。
四、参考资料和现有基础条件（包括实验室、主要仪器设备等） 主编张克农?数字电子技术?高教出版社出版?第一版.2006年 彭介华主编?电子技术课程设计指导》?高教出版社出版?第一版.2002年 曾建唐主编?《电工电子基础实践教程》?机械工业出版社.2002年 康光华主编.《电子技术基础》.高教出版社出版.第四版.1999年 电子电工实验室可以提供的主要仪器设备： 示波器型号规格VP-5220、电子学习机型号规格WL-V万用表MF10；以及分立元件、或中规模集成芯片。 五、进度安排 2011年11月28日-29日：收集和课程设计有关的资料，熟悉课题任务何要求； 2011年11月30日-12月1日：总体方案设计，方案比较，选定方案的论证及电路的工作原理； 2011年12月2日-7日：单元电路设计，参数计算，元器件选择，电路图； 2011年12月8日；整理书写设计说明书 2011年12月9日：答辩 六、教研室审批意见 教研室主任（签字）：年月日 七卜主管教学主任意见 主管主任（签字）：年月日 八、备注 指导教师（签字）：学生（签字）：刘标
单片机控制的循环彩灯控制系统的设计实习报告
一、实习目的《单片机原理与接口技术》课程实习安排在该课程理论教学结束后进行。其目的是通过实习，使学生进一步弄懂所学到的课本知识，巩固和深化对单片机的结构、指令系统、中断系统、键盘/显示系统、接口技术、系统扩展、定时/计数控制、程序设计、应用开发等基本理论知识的理解，提高单片机应用技术的实践操作技能，掌握单片机应用系统设计、研制方面的一般方法，培养利用单片机进行科技革新、开发和创新的基本能力、为毕业后从事和单片机相关的工作打下一定的基础。二、实习内容利用TDN86/51二合一微机实验教学系统设计一个用8051单片机控制的循环彩灯控制系统。三、设计过程：1、能输出4种花型，并能由人工进行花型的切换。（按键） *利用单片机8031的P1.7做总开关，P1.0、P1.1做花型控制开关，P1.5、P1.6做调速开关。实习花型：（1）使彩灯从右到左逐一循环点亮。（2）使彩灯交替闪烁。（3）使彩灯从右到左逐一点亮，当全部点亮后同时闪烁一次。（4）使彩灯从中间到两边顺序点亮，直至全部点亮；再将彩灯从两边到中间熄灭，直至全部熄灭。 2、循环彩灯的循环速度可调。 *P1.5做加速控制开关，P1.6做减速控制开关。3、按键要求：（1）启动/
暂停。按动一次启动，再按一次暂停。是一个双态 转换键*“1”---启动，“0”---停止。（2）花型变化。 按一次，立即停止当前花型的显示，转换为下一种 花型。4种花型可以循环切换。表1.1 拨动开关 与对应的花型 P1.0 P1.1 花型 0 0 花型1 1 0 花型 2 0 1 花型3 1 1 花型4 (3)速度+。按键一 次，速度略加快一点。速度-。按键一次，速 度略减慢一点。表1.2 拨动开关功能表P1.5 P1.6 P1.7 功能功能功能 0 0 0 无加速无减速 停止 1 1 1 加速减速启动 4在LED显示器上显 示相应的花型号。5、显像管显示相应数据 花型显像管 A 花型1 B 花型2 C 花型3 D 花型4 6、利用软件子程序或单片机 内部的定时/计数器实现定时功能，以模拟循 环速度的基准值。四、实习器材TDN86/51 二合一微机实验教学系统1台，配套计算机 一台，连接导线若干五、实验原理图： 如上图所示，8031的P0口接8155的AD0-7口，P2.7和P2.6 分别接了8155的片选线和I0口，而8031的P1口做开关接口， 8155的PA和PC接显像管的字位和字形，PB接LED。六、程
彩灯循环显示电路
计算机科学学院课程设计报告 课程数字逻辑 题目彩灯循环显示电路 年级2010级 专业计算机科学与技术 学号学生 任课教师 2014年 5 月26日
课程设计 题目 彩灯循环显示电路 验收时间验收 地点 9#307 指导 教师 小组 成员 具体分工备注 课题总体设计思想概述 以LED数码管作为控制器的显示元件，它能自动地依次显示出数字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）和0、1、2、3、4、5、6、7、0、1（音乐符号数列），然后由依次显示出自然数列、奇数列、偶数列和音乐符号数列......如此周而复始，不断循环。 这次的课程设计主要是用计数器来实现的，这个彩灯循环控制电路的实质就是要产生一系列有规律的数列，然后通过一个七段数码管显示出来。 而这次的内容还包括分电路图的整合，使这个彩灯循环显示器能够按照要求那个依次输出自然序列，奇数序列，偶数序列还有音乐序列。为了实现这个循环输出的功能，在设计的时候还用到了一个寄存器，可以利用它的输出端来控制四个计数器的工作情况，可以让四个计数器依次工作，就可以达到要求的依次循环输出数列。
设计目的 以LED数码管作为控制器的显示元件，它能自动地依次显示出数字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）和0、1、2、3、4、5、6、7、0、1（音乐符号数列），然后由依次显示出自然数列、奇数列、偶数序列，音乐符号序列...... 如此周而复始，不断循环。 设计原理基本组成方框图: 这个设计主要靠计数器来实现的，电路的实质就是要产生一系列有规律的数列，然后通过一个七段数码管显示出来。运用计数器的不同的功能和不同的接发就可以实现不同的序列输出了。 通过电路图的整合，使这个彩灯循环显示器能够按照要求那个依次输出自然 序列，奇数序列，偶数序列还有音乐序列。为了实现这个循环输出的功能，在设 计的时候还用到了一个以为寄存器，可以利用它的输出端来控制四个计数器的工 作情况，可以让四个计数器依次工作，就可以达到要求的依次循环输出数列。
循环彩灯控制器
目录 1设计目的及任务 (3) 1.1设计目的 (3) 1.2设计任务 (3) 2. QUARTUS II软件简介 (3) 3 EDA技术 (4) 4设计原理 (4) 4.1设计分析 (4) 4.2循环彩灯控制器整体设计 (5) 4.3程序设计框图 (7) 4.4彩灯控制器模块的程序设计及仿真 (7) 4.4.1VHDL源程序 (8) 4.4.2仿真波形 (9) 4.5结果分析和总结 (9) 5心得体会 (10) 参考文献 (11)
摘要 现在各大中城市商店都已普及彩灯装饰，所彩灯控制技术的发展已成定局。而部分小城市尚未普及，但随着城市建设日益加快，象征着城市面貌的彩灯装饰行业也将加速发展，彩灯控制器的普及也是毫无疑问的，所以未来彩灯控制器的市场还是十分有潜力的。彩灯的发展也在日新月异，特别是随着我国科学技术的发展，彩灯艺术更是花样翻新，奇招频出，传统的制灯工艺和现代科学技术紧密结合，将电子、建筑、机械、遥控、声学、光导纤维等新技术、新工艺用于彩灯的设计制作，把形、色、光、声、动相结合，思想性、知识性、趣味性、艺术性相统一。本实验利用VHDL语言对交通控制的逻辑功能进行描述，通过Quartus2和Cyclone芯片的强大功能使其功能得到实现。经过验证，基本达到实验目的，能够满足彩灯控制的需求。 关键字：彩灯控制器 VHDL QuartusⅡ
循环彩灯控制器 1设计目的及任务 1.1设计目的 （1）学习QuartusⅡ的结构、特点和性能； （２）学习的实用方法和编程过程； （3）熟悉EDA工具设计数字电路的设计方法，掌握VHDL硬件描述语言设计方法； （４）通过对循环彩灯控制器的设计，来加深对可编程逻辑器件的理解和掌握； （5）能够运用VHDL编程语言编写实验程序，进一步对所学的EDA知识进行掌握与实际应用。 1.2设计任务 设计一个循环彩灯控制器，该控制器控制红、绿、黄三个发光管循环发亮。要求红发光管亮2秒，绿发光管亮3秒，黄发光管亮1秒。 2. Quartus II软件简介 2.1 Quartus II软件介绍 Quartus II 是Alera公司推出的一款功能强大，兼容性最好的EDA工具软件。该软件界面友好、使用便捷、功能强大，是一个完全集成化的可编程逻辑设计环境，具有开放性、与结构无关、多平台完全集成化丰富的设计库、模块化工具、支持多种硬件描述语言及有多种高级编程语言接口等特点。 Quartus II是Altera公司推出的CPLD/FPGA开发工具，Quartus II提供了完全集成且与电路结构无关的开发包环境，具有数字逻辑设计的全部特性，包括：可利用原理图、结构框图、VerilogHDL、AHDL和VHDL完成电路描述，并将其保存为设计实体文件；芯片平面布局连线编辑；功能强大的逻辑综合工具；完备的电路功能仿真与时序逻辑仿真工具；定时/时序分析与关键路径延时分析；可使用SignalTap II逻辑分析工具进行嵌入式的逻辑分析；支持软件源文件的添加和创建，并将它们链接起来生成编程文件；使用组合编译方式可一次完成整体设计流程；自动定位编译错误；高效的期间编程与验
数电课设——彩灯循环显示控制电路设计
课程设计 题目彩灯循环显示控制电路设计学院 专业 班级 姓名 指导教师 2009 年7 月 2 日
课程设计任务书 学生姓名：专业班级： 指导教师：工作单位： 题目: 彩灯循环显示控制电路设计 初始条件：Multisim仿真软件； 芯片：74HC390,74HC160，74HC113等。 要求完成的主要任务:（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求） 1、设计出完整的彩灯循环显示控制电路设计电路设计； 2、对电路原理各部分进行准确的分析； 3、写出电路的工作过程； 4、对设计电路进行准确的仿真； 5、能够分析出理论与实际的误差原因； 6、本课设的技术要求较简单，能了解原理及分析仿真结果即可。 时间安排： 19周理论讲解及任务安排； 20周方案设计、仿真及制作； 20周答辩。 指导教师签名： 2009 年 7 月 2 日 系主任（或责任教师）签名：年月日
目录 摘要.............................................................. I Abstract........................................................... I I 1、Multisim软件简介 (1) 2、设计目的、任务及要求 (3) 2.1设计目的 (3) 2.2设计任务 (3) 2.3设计要求 (3) 3、设计方案比较 (4) 3.1数列的循环方案比较 (4) 3.2数字显示的部分 (5) 3.3方案选择 (6) 3.4方案的确定 (6) 4、电路设计 (7) 4.1芯片介绍 (7) 4.2原理设计 (9) 4.2.1数列循环电路设计 (9) 4.2.2序列显示电路设计 (10) 4.2.3二分频电路的设计 (12) 4.2.4脉冲产生电路的设计 (12) 5、总原理图设计 (14) 6、电路仿真 (16) 6.1二分频仿真 (16) 6.2脉冲电路仿真 (17) 6.3整体仿真 (18) 7、结语 (19) 参考文献 (20) 附录 (21)
单片机控制的循环彩灯控制系统的设计
单片机控制的循环彩灯控制系统的设计 一、实习目的 《单片机原理与接口技术》课程实习安排在该课程理论教学结束后进行。其目的是通过实习，使学生进一步弄懂所学到的课本知识，巩固和深化对单片机的结构、指令系统、中断系统、键盘/显示系统、接口技术、系统扩展、定时/计数控制、程序设计、应用开发等基本理论知识的理解，提高单片机应用技术的实践操作技能，掌握单片机应用系统设计、研制方面的一般方法，培养利用单片机进行科技革新、开发和创新的基本能力、为毕业后从事和单片机相关的工作打下一定的基础。 二、实习内容 利用TDN86/51二合一微机实验教学系统设计一个用8051单片机控制的循环彩灯控制系统。 三、实习器材 TDN86/51二合一微机实验教学系统1台，配套计算机一台，连接导线若干。 四、系统仿真图
五、软件流程图
选择花型 六、程序设计 1、程序是按照模块化设计的，一共分为四大模块 1)基本程序模块 延时程序、设置按键处理程序、主程序初始化及初值设定 2）LED控制程序 3）取消按键抖动程序 4）控制程序 2、设计要求 能输出4种花型，并能由人工进行花型的切换。可以使用按键，也可以使用波动1)开关来实现切换，方法不限。 参考花型： （1）使彩灯从右到左逐一循环点亮。 （2）使彩灯交替闪烁。
（3）使彩灯从左到右逐一点亮，当全部点亮后同时闪烁一次。 （4）使彩灯从两边到中间顺序点亮，直至全部点亮；再将彩灯从中间到两边熄灭，直至全部熄灭。 2)循环彩灯的循环速度可调。 按键要求： (1)启动/暂停。按动一次启动，再按一次暂停。是一个双态转换键。 (2)花型变化。按一次，立即停止当前花型的显示，转换为下一种花型。4种花型可以循环切换。 (3)速度+。按键一次，速度略加快一点。 (4)速度-。按键一次，速度略减慢一点。 3)在LED显示器上显示相应的花型号。 3、系统总体设计 充分利用TDN86/51二合一微机实验教学系统的硬件资源来实现循环灯的功能，因此： (1)利用8051的P1端口接发光二极管，以模拟彩灯控制。 (2）利用8051的P3端口接拨动开关；利用拨动开关提供逻辑0和逻辑1，模拟按键操作，以实现4种花型之间的切换、加快循环速度、减慢循环速度以及暂停循环灯循环等操作，具体定义如表1.1和表1.2所示。 表1.1 拨动开关与对应的花型 表1.2 拨动开关功能表 （3）8051通过8155对LED显示器控制显示相应的花型编号。
彩灯循环控制电路()
电子技术课程设计 ——四路彩灯控制器设计与制作 学院: 电子信息工程学院 专业、班级： 姓名： 学号： 指导教师： 2011年12月
目录 一．设计任务与要求――――――――――――――－（2）二．总体框图――――――――――――――――――（3）三．选择器件――――――――――――――――――（5）四．功能模块――――――――――――――――――（11）五．总体设计电路――――――――――――――― (14) 六．课程设计心得――――――――――――――― (16)
四路彩灯控制器设计与制作 一、设计任务与要求 设计一个循环可预置序列发生器，并用一控制彩灯的循环显示。不同的预置产生不同的效果。 实现循环序列发生器和彩灯控制电路，使得彩灯按一定的规律循环显示。假定循环规律为：L1—L8的状态是00001111（0表示灭，1表示亮），每隔一秒灯L1—L8的状态依次循环一位，即： 设计控制电路，可自动预置4种不同的初状态，每隔64秒改变一种，并在这四种初状态循环，使得彩灯定时改变显示的效果，假定四种不同的初状态为：00001111，00010001，00110011，01110111 二、总体框图 时钟信号发生电路部分： 振荡器有多种振荡器电路，其中（a）图为CMOS非门构成的振荡器，（b）图为石英晶体构成的振荡器，（c）图为555构成的多谐振荡器。 CMOS非门构成的 振荡器的振荡周期T=1.4RC，555构成的振荡器的振荡周期T=0.7（R 1+2R 2 ）C。
我最终还是选择了555构成的振荡器，因为555使用起来方便、简单。通过调节R1，R2和C1的大小调节振荡频率以达到1HZ的秒钟连续脉冲 图1 CMOS非门构成的振荡器（a） 图2石英晶体振荡器（b）
彩灯循环控制器的设计与制作
实训三 彩灯循环控制器的设计与制作 一、设计任务书 1、题目 彩灯循环控制器的设计与制作 2、设计任务 1）彩灯能够自动循环点亮 2）彩灯循环显示且频率快慢可调。 3）该控制电路具有8路以上的输出。 3、设计目的 通过本设计熟悉中规模集成电路进行时序电路和组合电路设计的方法，掌握彩灯循环控制器的设计方法。 4、参考设计方案 方案一： 1）课题的分析 此电路主要由三部分组成，其整体框图如图（一）所示。 振荡电路 计数译码驱动电路 显示电路 图（一） 2）方案论证与实现 （1）振荡电路 主要用来产生时间基准信号（脉冲信号）。因为循环彩灯对频率的要求不高，只要能产生高低电平就可以了，且脉冲信号的频率可调，所以采用555定时器组 IRT UAL 555定时器组成的振荡电路 图（二） （2）计数器/译码分配器 计数器是用来累计和寄存输入脉冲个数的时序逻辑部件。在此电路中采用十
进制计数/分频器4017，它是一种用途非常广泛的电路。其内部由计数器及译码器两部分组成，由译码输出实现对脉冲信号的分配，整个输出时序就是O0、O1、O2….O9依次出现与时钟同步的高电平，宽度等于时钟周期。 4017有3个输入端（MR 、CP0和~CP1），MR 为清零端，当在MR 端上加高电平或正脉冲时，其输出O0为高电平，其余输出端（O1------O9）均为低电平。CP0和~CP1是2个时钟输入端，若要用上升沿来计数，则信号由CP0端输入；若要用下降沿来计数，则信号由~CP1端输入。设置2个时钟输入端，级联时比较方便，可驱动更多二极管发光。 4017有10个输出端（O0—O9）和1 个进位输出端~O5-9。每输入10个计数脉冲，~O5-9就可得到1 个进位正脉冲，该进位输出信号可作为下一级的时钟信号。 由此可见，当4017有连续脉冲输入时，其对应的输出端依次变为高电平状态，故可直接用作顺序脉冲发生器。 4017的管脚仿真图如图（三）所示。其测试电路及波形如图（四）图（五）所示。注意在用multisim 仿真软件时，含有CMOS 时，电源作VDD 。 O 0 3 O 12O 24O 37~CP1 13 M R 15 CP0 14 O 410O 51O 65O 7 6O 89O 911~O 5-9 12 U1 4017BD 图（三）4017的管脚仿真图