4.4总电路图及工作原理
总的电路图如图11所示。流水彩灯控制器的工作原理如下：当排插J1接入+5V的电压时，发光二极管L被点亮，同时时钟信号发生器开始工作。555芯片的Q端输出周期秒的脉冲，发光二极管L3以一定的频率开始闪烁。由时钟信号发生器产生的时钟信号同时输送到序列信号发生器和移位显示输出电路中。序列信号发生器开始工作。74LS161在输入的时钟信号的上升沿到来时开始计数。在第一个时钟上升沿，74LS161的输出端Q2、Q1、Q0把输出的数据0、0、0输送到74LS151的地址端C、B、A中，即CBA=000，那么数据选择器的输出端Z’就选择I0’这个通道的输入数据。I0的数据输入由八位拨码开关的第一个开关决定。依次类推，计数器74LS161从0到15循环计数，其输出端Q2Q1Q0也就把相应的输出000—111输送给74LS151的地址端CBA，则输出端Z’就相应的把I0’---I7’的数据输送给74LS194芯片U4的DSR端口和U5的DSL端口。拨动八位拨码开关，使其处于导通（即I0---I7的输入为高电平）或是断开（即I0---I7的输入为低电平）状态，若拨动拨码开关，使S2的2、3脚导通，可以实现发光二极管的右移循环功能；在此状态下，拨动八位拨码开关，使其2和15、3和14脚导通，其余的为断开，则U4的DSR端连续输入两个高电平，这时可以实现发光二极管的二亮二灭的右移循环功能。类似的，若拨动拨码开关，使S2的1、4脚导通，可以实现发光二极管的左移循环功能。
图11流水彩灯控制器原理图
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5、电路板的组装
电路的设计由计算机来完成，电路的设计广泛采用Protel软件来设计，该软件具有高度的集成性与扩展性，并具有仿真功能，但是该功能不强，用Protel进行电路设计步骤如下图所示：
5.1 原理图的设计
原理图的设计过程如下图：
运行软件加载元件库 绘制原理图 生成PCB 布局元件并布线
（1）加载元器件库，在绘制电路原理图之前，将所需的原理图元件库装入原理图编辑器；
（2）绘制原理图，根据自己的设计原理，绘制原理图；
（3）生成PCB，布局元件，布线，电脑布线并不十分令人满意，可以手动调整；
5.2 电路板制作过程
电路板是用绝缘材料做成的表面附铜的板子，PCB的线宽要大于0.5mm，否则制作的时候容易断，接触也不是很好，地线、电源线和信号源线要大于0.7mm，另外，孔的大小也要合理，要根据元件的管脚来设置。
打印PCB 熨烫、腐蚀、打孔 焊接元件 检查
（1）熨烫：将热转印纸倒敷在铜板有铜的那一面，用电熨斗熨到铜板上，熨斗的温度不能太高，不能熨烫过久，久的话纸上面的一层膜容易粘到板子上面，腐蚀的时候不容易腐蚀掉，给腐蚀造成一定的难度；
（2）腐蚀：熨烫好的铜板待冷却后，将印上电路图的铜版放入氯化铁溶液中，氯化铁的浓度高腐蚀的速度也会比较快，腐蚀过后洗掉墨线；
（3）打孔：要注意孔的尺寸，根据孔和元件的大小来选择钻头的大小； （4）焊接：放置元件，从比较矮的器件到比较高的器件，器件越贴近电路板越好，这样可以减小干扰。注意焊接容易接成短路，焊点不要太大，防止虚焊。
（5）检查：检查是否虚焊、短路和断路，管脚位置是否正确。
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6. 电路的调试
6.1 调试仪器
DT9202 数字万用表 5V直流稳压电源
1个 1台
示波器 1台 6.2 调试方法和过程
电路板做好后即可进行调试步骤如下：
（1）首先观察电路有无断点或可疑点，若有则用电烙铁进行焊接。在本次实验所印电路有一根断线，可能是在腐蚀的时候和其他电路板碰在了一起，使墨线断掉了；
（2）用万用表测试所有线路，确保都为正常电路；
（3）调节电源为5伏，用万用表测试电压，保证电压正常能够使芯片工作； （4）先不插芯片，将电源正确的接在电路的正负两端，此时绿灯亮，测量芯片的工作电压是否正常，测试为4.9V，能使芯片工作正常；
（5）拨动拨码开关，使S2的2、3脚，拨动八位拨码开关，使其2和15导通，其余的为断开，发光二极管亮点右循环；在此状态下，拨动八位拨码开关，使其2和15、3和14脚导通，其余的为断开，发光二极管开始二亮二灭右循环。
（6）拨动拨码开关，使S2的1、4脚导通，发光二极管亮点左循环；如果S2的导通和断开状态不对应，则电路不能实现左移右移的功能。 6.3 调试所遇问题及问题的解决：
（1）在调试过程中，接通电源，只有L1发光，L3没有，用万用表检查，555的1端口与接地端断路，用一导线接通，再接通电源，电路开始工作。
（2）再次接通电源，发现555电路不起振，接上示波器观察发现，R3、U2大小选择不合适，更换后调节指示LED显示正确。
（3）555电路正常后发现电路彩灯还是不能按设计闪动，再次用电表排查各端接口，发现74LS151计数器工作异常，更换后达到设计标准。
7.测试结果及设计心得
本电路可以实现设计要求要实现的右循环、左循环、二亮二灭右循环等三种工作方式。而且使用的芯片较少。 7．1方案的优点和缺点
（1）优点在于使用了八选一数据选择器74LS151，从而使整个电路使用的芯片个数减少。而八位拨码开关的使用，则增添了电路的工作方式。
（2）缺点在于本电路只能实现一种数据的传输，就是串行数据传输，不能
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实现并行数据的传输。在电路设计中，并行传输比串行传输速度要快得多。 7．2课题的核心价值
本课题可应用于对现实生活中。例如，夜里建筑大楼外面那些用来装饰的流水彩灯以及歌舞厅里循环亮着的彩灯等。由于人们对彩灯的变换样式的要求不断的提高，所以彩灯电路设计就变得十分重要了。这就需要我们研究出更多样式的彩灯来满足人们的需要了。
8.总 结
在本次的电路设计中，自己学到了很多东西，动手能力也得到了加强。要设计好一个电路，就必须要对每一个原器件的工作原理以及其优缺点有一定的了解，然后才能够设计好一个电路。在设计时，要考虑到每一种可能性，这样设计出来的电路就更加的完美。这次设计中，有的器件第一次遇到，像排阻，它也有接电源端，由于以往的观念（电阻不分极刑），导致排阻的反接。这些问题都是在实践中以及科协成员的帮助下得到解决的。通过这次课程设计,我对计数器74LS161、选择器74LS151和移位寄存器74LS194有了更深的理解。这次课程设计把我学到的知识应用到实际当中去，让我真正体会到了学以自用的乐趣，理论联系实际加强了我对学习的欲望和有所学有所用的探索精神。
以前对电路的工作过程只能抽象地去理解，做电路板也都是进行简单的模仿，做这次课程设计刚开始也是模仿其他电路，结果不能调试出来，除了前面所说的原因外一个重要的原因就是没有完全理解别人的电路，并且别人的电路不一定符合自己的要求，只有在别人电路的基础上自己设计出来的电路错了才知道在哪里修改及怎样修改，后来，翻阅了有关书籍，关于这次课程设计所要用到的一些电路的知识又重新复习了一下，终于完全明白了电路的原理，并且在以前的基础上自己设计出了这次课程设计的电路，并且调试成功。模仿别人的电路做要几天，并且不一定能够调试成功，而用自己的电路一天就能成功，但是要在完全理解原理的情况下才能够自己设计电路。
首先要认清问题，认真分析问题，只有认真地去分析问题才能更好的解决问题，分析问题时必须具备细心，耐心，恒心和毅力，同时还要实事求是地分析问题，不能为了应付课设的验收，更不能为了做电路板而做电路板，要为了提高自己的动手能力，提高理解知识为目的，做电路板的每一步都要细心、耐心，认真考虑所遇到的问题，在实践中不断提高分析和动手能力。通过这次课程设计,提高了分析问题能力和动手能力，并验证了理论知识，通过实际测试，理论值和实际值有一定的差别，但是是在误差的允许范围内。
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谢 辞
这次课程设计能够顺利完成，在这里要感谢我的指导老师蒋艳红老师和邱治金老师，在百忙中他们给予我好的建议和耐心指导，他们的耐心给予了我极大的鼓励，使我有信心完成并且能够很好地完成这次课程设计；同时还要感谢很多帮助过我的同学们，特别是我们系科协的同学们，给我提供调试的场地和工具。
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