数电课程设计_八路彩灯.docx
数电课程设计_八路彩灯西安邮电学院数字电路课程设计报告书多路彩灯控制器系部名称：通信工程系学生姓名：专业名称：通信工程班级：通工0713实习时间：2020年12月7日至2020年12月18日多路彩灯控制器的设计一、课程设计题目与实习目的一、题目：多路彩灯控制器二、实习目的：1进一步把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，并把握其工作原理，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逐一次动手实践的时机，加强动手实践的能力。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，都能够组成大型彩灯控制系统。由于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，基本要求：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；选做：实现快慢两种节拍的变换。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，选最短途径，不要互相穿插；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，经过分析与考虑，拟定下面二种方案：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；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：根据所提供的实验器材各模块总体思路如下：时钟信号CP电路：参见高等教育出版社王淑银主编的（数字电路与逻辑设计）课本P404图10-3-6a;花型控制电路：由1614位二进制同步计数器完成；花型演示电路：由195双向移位寄存器完成可左移右移完成花型变化；节拍控制电路：节拍变化由151八选一数据选择器完成，节拍的快慢变化可有74双上升沿D触发器完成，它可实现二分频。2总体方案的选择方案一与方案二最大的不同就在，方案一是基于基本要求而设计的，方案二参加了节拍的变化，花型控制电路和花型演示电路的CP都是节拍控制之后的CP。两种方案的基本思路一样，将整个设计电路的功能模块化，设计思想比拟简单。元件种类使用少，且都较熟悉易于组装电路。这么设计的出发点是：电路设计模块化，易于检查电路，对后面的电路组装及电路调试都很方便。花型控制电路简单，花型也比拟简单。由于在设计的设想时期，已经确定将电路模块化，设计的经过中又已经将节拍控制电路设计出来，通过仿真软件也实现了设计要求分频。方案二同时完成了选做的要求，只要确保每一模块实现其功能方案二并不难也不复杂，为了确保短时间内完成课程设计和高效率，我选择了方案二。四单元电路的设计1.设计所使用的元件及工具：74LS161四位二进制同步计数器-2个；74LS194移位寄存器-2个；74LS151八选一数据选择器-1个；74LS74双D触发器-1个；74LS00四二输入与非门-1个；74LS04六非门-1个；发光二极管-8个；555-1个；电容：4.7f-1个；001f-1个；电阻：150k-1个；100-4个；4.7k-1个；实验板一块；万用表一个；钳子一个；导线若干。2.各个单元电路1花型演示电路由二片移位寄存器194实现。其八个输出信号端连接八个发光二极管，用其输出信号控制发光二级管的亮灭实现花型演示。而花型之间的变化通过花型控制电路的输出即161级联的计数器输出控制它们由同一个CP脉冲控制。三种花型变换样式花型1：8路灯分两半。从左至右渐亮，全亮后，再分两半从左至右渐灭。循环两次；花型2：从中间到两边对称地逐次渐亮，全亮后仍由中间到两边逐次渐灭。循环两次；花型3：从左至右顺次渐亮。全亮后逆序渐灭。循环两次。我的设计是每种花型完好显示两遍，所以三种花型完全显示一遍需要的总结拍数为64，即116显示第一个花型，1732显示第二个花型，3364显示第三个花型。要用194实现三个花型的连续显示必须对两片194的S1、S0和SL、SR一句节拍的变化进行相应的改变,通过161的输出反应来控制经过观察每16个CP低位片输出Q1Q4变化比拟频繁,根据变化的花型频率选用高位片的Q5Q6去控制194的SL、SR、S1、S0的变化进而实现滑行的变化。现将两片194分为低位片1和高位片2，再将其输出端从低位到高位记为L1L8。列出各花型和其对应的194的S1、S0、SL、SR的输入信号及节拍控制信号列表如下：(用Li表示列出卡诺图分析SL=L8S1=QE.QF电路图如下：2花型控制信号电路由二片161级联的模128三种花型节拍每种显示两遍，再总体重复一遍的总节拍数计数器。161的级联用的是同步，并用QH清零。当三种花型全新显示一遍后总共64拍161的输出变为00000100所以将161高位片的Q2即QG信号输给节拍控制电路的151的A来通过节拍控制电路改变第二遍花型显示的频率。161的CP脉冲来自节拍控制电路中74的输出端Y。电路图如下：3节拍控制电路由一片151和一片74级联实现。整体上实现脉冲频率的变换，即交替产生快慢节拍。令74的Vcc，CLR，PR都接高电平，将Q的输出接到D端，Q端的输出接到151的D1端。令151的B,C,G,GND接低电平，Vcc接高电平，D0接时钟信号的CP脉冲，A端接由花型控制电路的QG输出。所以Y端的输出就为：Y=CP·A+Q·A(Q是74D触发器的输出端)由D触发器具有记忆功能，记录上一个状态，所以在每一个CP脉冲的上升沿，Q输出为上一次的记录即一个脉冲。也就比时钟信号电路的CP脉冲慢了一拍。所以通过A为0或1选择Y端输出的脉冲的频率。A端接的是161的高位片的QG即当到达第64拍时QG为1接下来的65128拍为变慢后的脉冲输出。电路图如下:
