数字电路多路彩灯课程设计报告.docx
电子与电气工程学院电子与电气工程学院课程设计报告课程设计报告课课 程程 名名 称称数字电路课程设计设设 计计 题题 目目多路彩灯控制所学专业名称所学专业名称自动化班班级级141 班学学号号2014211056学学 生生 姓姓 名名张海涛指指 导导 教教 师师许培20162016 年年 5 5 月月 1010 日日第一章绪论.3一.实验目的.3二.实验要求.3第二章总体设计方案.4三.实验原理.4第三章硬件设计.4四.实验设计及电路图.4第四章总结.11六、实验过程中遇到的问题及解决方法.11七实验心得及体会.12八实验参考文献。.13附录（总电路图）.13摘要：摘要：本次数字电路课程设计我选择的题目是“多路彩灯控制器”。这个系统的主要功能是：1、自动控制多路彩灯按预设的花型进行变换；2、花型种类不少于三种，花型自拟；3、分别用快慢两种节拍实现花型变换。4、选择用可编辑逻辑器件实现。关键词：关键词：彩灯控制器、花型变换、控制彩灯的亮灭第一章绪论一.实验目的1.掌握数字电路课程所学的理论知识，学会将数电理论用于实际电路中去。2.熟悉常用集成数字芯片，并掌握其基本原理，学会使用它们进行电路设计。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.学会使用面包板测试设计好的逻辑电路，并使用万用表进行调试排错，提高动 手操作能力。5.培养独立完成电路的能力，初步学会自主设计、连接、调试数字电路。6.培养认真严谨的学习习惯和实事求是的学习态度。二.实验要求1.彩灯控制器设计要求设计一个 8 路移存型彩灯控制器，要求：(1).8 路彩灯能演示三种花型（花型自拟）。（2).彩灯用发光二极管代替(3).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。(5).每个单元电路先独立组装，独立测试，功能正确后，单元电路之间才能互联。(6).所有发光二极管都要接限流电阻，阻值在 100500之间。(7).所有器件的多余输入端不允许悬空，请按实际情况做合适的处理。(8).电路中的高电平正常情况下3V，低电平正常情况下16，所以采用两片 74LS161 同步级联，64 转换成二进制为01000000，所以用高位片的 Q3（即 QG）通过非门以后接到清零控制端。当三种花型全新显示一遍后（总共 32 拍）,74LS161 的输出变为 00100000，所以将 161高位片的 Q2（即 QF）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：花型演示电路由二片移位寄存器 194 级联实现。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。每个花型完整显示一遍，所以三种花型完全显示一遍需要的总拍数为 32，即 07 实现第一个花型，815 实现第二种花型，1631 实现第三种花型。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。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。花型 3：从左至右顺次渐亮，全亮后又从左至右渐灭。移存器输出状态编码表移存器输出状态编码表节拍序号花型一花型二花型三00000 00000000 00000000 000011000 10000001 10001000 000021100 11000011 11001100 000031110 11100111 11101110 000041111 11111111 11111111 000050111 01111110 01111111 100060011 00111100 00111111 110070001 00011000 00011111 111081111 111190111 1111100011 1111110001 1111120000 1111130000 0111140000 0011150000 0001图六要用 194 实现三个花型的连续显示必须对两片 194 的 S1、S0 和 SL、SR 节拍的变化进行相应的改变。现将两片 194 分为低位片和高位片，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 Li 的取非)低 位 片高 位 片节拍控制信号花 型SLSRS1S0SLSRS1S0QD QE（QA-QH）1XL801XL80100（00000000-11100000）2L8X10XL80110（00010000-11110000）3XL801XL40101（00001000-11101000）XL801XL40111（00011000-11111000）图八根据真值表，画出其卡诺图如下：194 低位片：SL=L8SR=L8S1=QD*QES0=S1QEQD010XX1L8XQEQD010L8L81XL8QEQD010XX1XL8QEQD010XX1XL8194 高位片：高位片：SL=XSR=L8*QE+L4*QES0=1S1=0由卡诺图可得控制结果表达式如下：电路图如下：QEQD010XX1XXQEQD010L8L41L8L4QEQD01000100QEQD01011111低位片高位片SL=L8SL=XSR=L8SR=L8*QE+L4*QES1=QD*QES1=0S0=S1S0=1图九第四章总结六、实验过程中遇到的问题及解决方法问题:74LS151 芯片的功能不太清楚,导致老师提问问题时无法回答出，所以下来之后及时看书，终于弄清了其工作的真正原理。原理：74LS151 是互补输出的八选一数据选择器，有三个地址端为 CA,从 8 个输入数据 D0D7 中，选择一个需要的数据给输出端 Y,G 为使能端，低电平有效。使能端ST=1 时，不论 CA 状态如何，Y 均无输出（Y=0，W=1），多路开关被禁止。使能端ST=0 时，多路开关正常工作，根据地址端 C，B，A 的状态选择 D0D7 中某一个通道的数据输出到端 Y。如：CBA=000，则选择 D0 数据到输出端，即 Y=D0如：CBA=001，则选择 D1 数据到输出端，即 Y=D0WGi838 电子-技术资料-电子元件-电路图-技术应用网站-基本知识-原理-维修-作用-参数-电子元器件符号其功能表如下(M 表示 M 的非)：输入输出数据选择选通YWCBAST1010000D0D00010D1D10100D2D20110D3D31000D4D41010D5D51100D6D61110D7D7图图 十十因为 74LS74 只有两个输出端 0 和 1，所以只用 74LS151 的 A 端，C 端和 B 端接地。七实验心得及体会（一）、巩固数电知识在设计过程中，要不断的翻阅数电书，查相关的资料，对书上的只是有了进一步的巩固。学会用电路板、芯片、导线等组装各种功能的电路；学会了简单的电路的组装，检查，调试，对遇到的问题如何解决等。（三）、理论联系实际，这是理论联系实际的很好的途径，把书上学的理论知识真正的应用到实际中去，虽然只是非常简单的电路，但也非常的重要。（四）、和同学共同合作、互相学习、共同进步。开始的思路好像有些问题，设计遇到了一些麻烦，经过和同学讨论，发现了自己的误区，相互都有很好的促进。其实在电路组装过程中，遇到的最大问题是，芯片分布不够合理，无法很好的布线。于是在分析了我的设计后计算了要用芯片的个数和个芯片之间的关系，按照各个控制电路的走向较合理的插好了芯片。其次就是布线，因为要求不准交叉，且横平竖直，所以在保证连通的情况下，在布线上也下了不少工夫，而且尽力做到我认为很合理的布线，也就是用线的颜色有点混乱，因为用了很多从之前面包板上拆下来的旧线，所以整个板子看起来有点杂乱。也因为我的设计中要用 2 个 74L00 和 1 个 74L04，多个与非门电路的连接却是费了我好大的功夫，于是连线也就不十分合理了，但整体看起来还算可以。总之，这两周我受益匪浅。八实验参考文献。师亚莉 薛延侠编吕思忠 施齐云主编附录（总电路图）指导老师评价表院（部）院（部）电子与电气工程学院年级专业年级专业14 级自动化学生姓名学生姓名张海涛学生学号学生学号2014211056题题目目多路彩灯控制一、一、指导老师评语指导老师评语指导老师签名：年月日二、二、成绩评定成绩评定指导老师签名：年月日
