Современная цифровая схемотехника развивается в направлении создания специализированных устройств автоматики, телекоммуникаций и визуализации данных. Одним из актуальных направлений является проектирование устройств динамического отображения информации и световых эффектов, синхронизированных с внешними аудиосигналами. В отличие от современных систем на базе дорогостоящих и сложных в программировании микроконтроллеров, устройства, реализованные на элементах жесткой цифровой логики (микросхемах малой и средней степени интеграции), обладают высокой надежностью, быстродействием, помехоустойчивостью и простотой аппаратной реализации.
Проектирование светодиодного индикатора музыкального ритма позволяет продемонстрировать практическое применение базовых узлов цифровой техники — генераторов прямоугольных импульсов, делителей частоты, двоичных счетчиков и дешифраторов. В качестве практической модели для настройки устройства выбрана музыкальная композиция исполнителя Kanye West «Hell of a Life», имеющая фиксированный темп (111 ударов в минуту), что требует прецизионной настройки частоты задающего генератора схемы.
Актуальность темы обусловлена необходимостью разработки доступных, энергоэффективных и надежных аппаратных средств визуализации звукового ритма для индустрии развлечений, концертного оборудования и систем интерьерного дизайна без привлечения вычислительных мощностей микропроцессорных платформ.
Целью курсового проекта является проектирование и расчет светодиодного индикатора музыкального ритма на базе цифровых интегральных микросхем, осуществляющего поочередное переключение светодиодных панелей в такт заданной музыкальной композиции.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
Разработать и проанализировать схему электрическую структурную индикатора.
Обосновать выбор серии и типов интегральных микросхем для реализации устройства.
Разработать полную схему электрическую принципиальную.
Выполнить электрический расчет параметров задающего генератора, распределителя импульсов и цепей светодиодной индикации.
Провести компьютерное моделирование и верификацию работы спроектированной схемы в программной среде Multisim.
Объектом исследования являются цифровые узлы комбинационного и последовательностного типов (генераторы, счетчики, дешифраторы).
Предметом исследования является процесс формирования и распределения тактовых импульсов, синхронизированных с заданным временным интервалом, для управления светодиодными матрицами.
