课程设计

课程名称_电子技术综合设计与实训

题目名称___彩灯循环控制器_____

学生学院_____ 自动化学院___ ___

专业班级_______网络    _______

学    号_____         _______

学生姓名_______     _________

指导教师_______      ________

20  年 10 月30日

广东工业大学课程设计任务书

一、课程设计的内容

    完成彩灯循环控制器的设计任务。

二、课程设计的要求与数据

设计要求包括：
  1. 10路彩灯分别用10个发光二极管模拟，编号依次为0，1，…9。10个数码管依次显示

 数字0、1、2….9，1、3、….9，0、2、4….8，不断循环，相应的10路彩灯能够自动循环点亮，每个数字显示时间相等；

  2. 该控制电路应有启动、停止和复位按钮。按下复位按钮，自动清零显示数字“0”；按下启动按钮，彩灯按上述规律变化。按下停止按钮，彩灯停止显示。

三、课程设计应完成的工作

1. 利用各种电子器件设计彩灯循环控制器；
  2. 利用DE2板对所设计的电路进行验证；
  3. 总结电路设计结果，撰写课程设计报告。

四、课程设计进程安排

发出任务书日期：20  年10月 23日    指导教师签名：

   计划完成日期： 20   年10月30日    基层教学单位责任人签章：

主管院长签章：

摘    要

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将数字显示出来。这里使用的主要就是计数器，计数器在时序电路中应用的很广泛，它不仅可以用于对脉冲进行计数，还可用于分频，定时，产生节拍脉冲以及其他时序信号。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。

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移位寄存器，可以利用它的输出端来控制三个计数器的工作情况，可以让三个计数器依次工作，就可以达到要求的依次循环输出数列。

本次实验需要两个频率cp1和cp2，且cp2=2cp1，所以要用到分频电路，本实验中主要也是用计数器来实现分频功能。

关键词：循环彩灯，计数器，移位器，分频

目    录

1  设计任务及要求.... 1

1.1主要任务... 1

1.2技术要求... 1

2  设计方案.... 1

2.1 基本组成方框图... 1

3方案的实现.... 2

3.1 数字循环模块的设计... 2

3.2 控制模块的设计... 3

3.3二分频模块的设计... 4

4  测试步骤及实验结果.... 5

5  结论与问题讨论.... 5

5.1设计所遇到的问题... 5

5.1心得体会... 5

参考文献.... 6

附录 （总电路图）.... 7

1  设计任务及要求

1.1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）和0、2、4、6、8（偶数列），然后由依次显示出自然数列、奇数列、偶数序列..... 如此周而复始，不断循环。

1.2技术要求

①电路要实现停止、启动、复位清零3个按键的功能。

②每个数字的一次显示时间基本相等。

2  设计方案

2.1 基本组成方框图

图1 基本方框图

    设计的基本思想：由控制模块（由计数器和译码器实现）分别控制自然数列、奇数数列和偶数数列三大块的循环，而自然数列、奇数数列和偶数数列的设计基本上是一样的，再用脉冲信号来控制数字的显示时间都相等。

3方案的实现

3.1 数字循环模块的设计

3.10自然数、奇数、偶数数列的循环

在这一个模块，主要是用3个74192来分别实现自然数、奇数、偶数数列的循环，（如图2(a)、(b)、(c)）所示 

   

       图2(a)：自然数列                        图2(b)：奇数数列

          图2(c)：偶数数列

    设计的基本思想：

图2（a）所示的自然数列是用一个模十计数器74192来完成的，其中UP端接cp1脉冲，CLR（高电平清零）由控制模块来控制实现在图2（a）、（b）和（c）之间的循环，A1、B1、C1、D1则是作为输出的十个彩灯的BCD码，要接到LED数码管和小彩灯上面去（见3.11彩灯和数码管显示模块）；

图2（b）则奇数数列循环的模块，它也是由74192来实现的，考虑到奇数数列的一个特点，0001、0011、0101、0111、1001，其最低位（则A端）始终为1，所以在Qa处接一个或门，或门的另一端接控制端（低电平有效），所以在奇数数列模块有效期间，A端输出始终为1。

图2（c）是偶数数列，其原理跟图2（b）是一样的，与上一个0，是A端输出始终为0。

3.11彩灯和数码管显示模块

                        图3：彩灯和数码管显示模块

    这个模块是比较简单的，在3.10中自然数、奇数、偶数模块每次都只有一个模块是有效的，其它模块的A、B、C、D输出全为0，所以用或门把3个BCD码或成一个BCD码，用二-十进制译码器7442把BCD码翻译成十进制接到彩灯上，用数码管译码器7447把BCD码在LED显示管上显示

3.2 控制模块的设计

     控制模块是整个电路设置的关键，这一块要实现的功能是：当数字循环模块中的自然数数列循环一圈后，控制模块控制它跳到奇数数列，奇数数列循环一圈后，控制模块控制它跳到偶数数列，当偶数数列循环一圈后，控制模块控制它跳到自然数数列……，这样一直循环下去，则实现课程设置的要求。

如图4所示，可以用计数器74193来实现模三计数，产生0000，0001，0010三种状态，通过二-四译码器74139来产生CLR1、CLR2、CLR3三个控制端（低电平有效），分别控制自然数列、奇数数列和偶数数列的运行。在这里要给74193的UP端一个脉冲，二这个脉冲是来之三个74192的D端的或非，其原理如下：在电路中只能有一个74192是有效的，其它两个的A、B、C、D端输出都为0，有效的那个74192的D端的输出的规律是0000000011-0，它与其它两个D端的或非是1111111100-1，则当D端的输出从0变到1时（刚好走完一个模式的计数），就给控制模块的74193一个上升沿脉冲，使74193计一次数，从而是计数循环模块跳转使另外一个74192有效，这样就可以实现整个计数模块的块间循环。

在图4中有一个replace的按钮，它是一个复位键，每按一次，就会产生一个0脉冲，使74193清零，从而使彩灯循环回到自然数列循环，则是回到循环的初始状态。

                                 图4：控制模块

3.3二分频模块的设计

     在图2中，我们需要两个脉冲cp1和cp2，其中要使cp1=2cp2，原因是：自然数列接cp2脉冲，做模十计算，每计数一次，彩灯亮一下，时间间隔是t1=1/cp2；奇数和偶数数列接cp1脉冲，由于奇数和偶数数列也是做模十计算，每计两次数，彩灯才亮一下，时间间隔是t2=2/cp1，要使t1=t2，则要使cp1=2cp2。

                        图5：分频模块  

分频模块的设计是用74192计数器来实现，如图5所示。Clk接外部频率，这里是接27Mhz的频率，所以要用一个lpm_counter来进行24分频，使cp1的频率约为1.68hz，结果是使彩灯大概每秒亮一次。Open接一个开关与外部脉冲相与，起到停止和启动的作用，当open拨到低电平时，整个电路没有脉冲，因而停止运行。

4  测试步骤及实验结果

    经上机测试，证明该电路是可行的，实现了彩灯对自然数列、奇数数列、偶数数列……的循环，并且实现了复位，启动和停止功能的按钮。

5  结论与问题讨论

5.1设计所遇到的问题

     

5.1心得体会

这次的课程设计是一次难得的锻炼机会，让我们能够充分利用所学过的理论知识还有自己的想象的能力，另外还让我们学习查找资料的方法，以及自己处理分析电路，设计电路的能力。

总之我觉得这样的实践对我们现在的学习以及以后的工作都是很大的帮助，而且对我分析问题的方法也有很大的帮助，使我考虑问题更周到，更全面。

参考文献

[1] 《电子线路设计·实验·测试》第三版，谢自美 主编，华中科技大学出版社

 [2] 《数字逻辑》第三版，欧阳星明 主编，华中科技大学出版社

                      

附录 （总电路图）

 

第二篇：循环彩灯课程设计

目录

1.设计目的........................... 2

2. 设计思路 .......................... 2

3.主要内容........................... 2

4.设计过程........................... 2

4.1程序流程图： ................................. 3

5.芯片介绍........................... 3

5.1 AT89C51芯片 ................................ 3

6.实现过程........................... 5

6.1单片机模拟系统 ............................... 5

6.2系统连线 ..................................... 5

7.总结 ............................. 6

8.致谢 ............................. 7

9.参考文献........................... 7

10.附录： ........................... 7

2

1.设计目的

循环彩灯是我们日常生活经常见到也是必不可少的，随着城市社会经济的发展,城市道路边和楼房上都有这种循环彩灯。本文根据城市城市夜景越来越美，设计出循环彩灯闪烁系统。

2. 设计思路

本课程设计是基于AT89C5１设计的循环彩灯。用AT89C5１与电阻、电容、开关等组成单片机的最小系统，AT89C52单片机的P1口驱动其中DSW作为驱动端口驱动循环彩灯的亮与灭。P2口姐发光二极管。

3.主要内容

本课程是利用单片机最小系统设计交通灯，单片机最小系统包括：复位电路、外部晶振、低位地址锁存等。该课程应该据有的功能是：具有循环彩灯显示功能。

4.设计过程

在设计中利用软件程序延时的方法来控制循环彩灯亮灭的时间。考虑延时时间较长所以先用DELAY来实现延时。利用Ｐ2口的八个发光二极管作为循环彩灯的输出端口。

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4.1程序流程图：

图１程序流程图

5.芯片介绍

5.1 AT89C51芯片

AT89C52是一个低电压，高性能CMOS 8位单片机，片内含8k bytes的可反复擦写的

Flash只读程序存储器和256 bytes的随机存取数据存储器（RAM），器件采用ATMEL公司

的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处

理器和Flash存储单元，功能强大的AT89C51单片机可为您提供许多较复杂系统控制应用

场合。

AT89C51有40个引脚，32个外部双向输入/输出（I/O）端口，同时内含2个外中断

口，3个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，2个读写口线，AT89C52可以按

照常规方法进行编程，也可以在线编程。其将通用的微处理器和Flash存储器结合在一起，

特别是可反复擦写的Flash存储器可有效地降低开发成本。

主要功能特性：

? 兼容MCS51指令系统

? 8k可反复擦写(>1000次）Flash ROM

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4

? 32个双向I/O口

? 256x8bit内部RAM

? 3个16位可编程定时/计数器中断

? 时钟频率0-24MHz

? 2个串行中断

? 可编程UART串行通道

? 2个外部中断源

? 共6个中断源

? 2个读写中断口线

? 3级加密位 ? 低功耗空闲和掉电模式

? 软件设置睡眠和唤醒功能

图2.AT89C51芯片

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6.实现过程

6.1单片机模拟系统

单片机模拟系统

单片机系统需要实验板一块，电容3个，电阻1个,HW-DIP4一个，若干，导线若干，小led灯8个，AT80C51芯片一片等

单片机系统包括单片机、晶振电路、复位电路。

复位电路的基本功能是:系统上电时提供复位信号,直至系统电源稳定后, 撤销复位信号.为可靠起见，电源稳定后还要经一定的延时才撤销复位信号,以防电源开关或电源插头分-合过程中引起的抖动而影响复位。

6.2系统连线

（1）把“单片机系统”区域中的P1.0－P1.2端口用排线连接到交区域中HW-DIP4的端口上。

（2） 把“单片机系统”的地与电源与电源的地与电源相连接。把led的vcc与电源相连。

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图４显示模块原理图

PCB图

7.总结

通过本次课程设计较系统地掌握有关单片机控制的设计思想和设计方法，主要对AT89C51的结构、功能、内部资源等了解并对其进行测试和加以应用的知识得到学习。由于是在我们只有一个星期的课程设计，这个设计的一些内容是在网上找的，自己做了一些的改动，在上网找资料的同时也学到了许多东西，找到了很多学习单片机的网站，里面的内容都比较适合我们初学者去学，有些网站还专门介绍这种单片机的类型、用法、功能等等。其实我们平时不懂就应该自己去学习去弄明白，通过这个课程设计，使我发现，原来小小的一片单片机有这么强大的功能，能应用于各种领域。都是觉得很神奇，人类都的聪明啊。我应该在自己以后的学习中，不仅要有刻苦努力，要有钻研精神，还要有创新，对 6

7

自己感兴趣的一定要用心去学。

8.致谢

首先我要感谢我的老师在课程设计上给予我的指导、提供给我的支持和帮助，这是我能顺利完成这次报告的主要原因，更重要的是老师帮我解决了许多技术上的难题，让我能把系统做得更加完善。在此期间，我不仅学到了许多新的知识，而且也开阔了视野，提高了自己的设计能力。

其次，我要感谢帮助过我的同学，他们也为我解决了不少我不太明白的设计商的难题。同时也感谢学院为我提供良好的做毕业设计的环境。

最后再一次感谢所有在设计中曾经帮助过我的良师益友和同学。

9.参考文献

[1]谢维成 杨加国编著 单片机原理与应用及C51程序设计 北京：清华大学出版社，2006.8

[2]余锡存 曹国华编著.单片机微机原理及接口技术.西安：西安电子科技出版社，2000.12~14

[3] 李光飞 编著 单片机课程设计实例指导单片机课程设计实例指导 北京：北京航空航天大学出版社; 第1版 (20xx年1月1日)

[4]高等学校教材?计算机科学与技术?单片机课程设计指导 杨居义 清华大学出版社 (2009-09出版)

10.附录：

汇编语言程序代码：

ORG 0000H

START:

MOV P1, #255

CLR P1.6

MOV P0, #0

SETB P0.1

SETB P0.3

JNB P1.0, LOOPB

JNB P1.1, LOOPC

MOV A, #01H

LOOPB:MOV A, #03H

LOOPBL:

MOV P2, A

7

8

RL A

CALL DELAY

JNB ACC.7, LOOPBL LOOPBR:

MOV P2, A

RR A

CALL DELAY

JNB ACC.0,LOOPBR LJMP START

LJMP LOOPB

LOOPC:MOV R0, #3

MOV A, #01H

DELAY:

MOV R4, #2

L1: MOV R2, #250

L2: MOV R3, #250

L3: DJNZ R3, L3

DJNZ R2, L2

DJNZ R4, L1

RET

END

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