2022年彩灯控制电路方案设计书 .pdf

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1、西安邮电学院数字电路课程设计报告书多路彩灯控制器学 院 名 称：电子工程学院学 生 姓 名：张奋亚（ 24）专 业 名 称：集成电路设计与集成系统班级：电路 0901实 习 时 间：2011年 06 月 20 日 2011年 07 月 01 日精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 12 页一课程设计的题目：多路彩灯控制器二课程设计的要求：1 通过学习，熟练掌握各种芯片的功能及其使用方法；2 根据实际的功能需求，合理设计出彩灯控制器的电路图；3 能够依照设计的电路图搭建出相应的电路，并且具备一定的纠错能力；三课程设计的意义：本次

2、课程设计，旨在通过设计、搭建、纠错、实现具有一定功能的实际电路，提高学生的动手能力、分析问题和解决问题的能力，培养良好的思维方式与习惯。此外，增强学生对555、74LS161 、74LS194等常用芯片的掌握，学以致用，从而激发学生对后续有关课程的学习兴趣，也是本次课程设计的目标之一。四所用器材：定时器 555 1片 16 进制计数器74LS1613 片中规模集成移位寄存器 74LS194 3 片非门 74LS04 1 片两输入与门 74LS08 1 片LED发光二极管 13个 100欧姆电阻 4 个 4.7K欧姆电阻1 个150K欧姆电阻 1 个 4.7uF电容 1 个 0.01uF电容 1

3、 个斜口钳 面包板 1 片数字万用表 1 只五各个功能模块的方案设计：1 脉冲信号产生模块该模块电路的主要功能是产生实际需要的方波信号作为74LS161 、精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 12 页74LS194芯片的 CP 脉冲。由于电路对脉冲的精确度要求不是很高而晶体振荡需要分频，所以选用555定时器构成的多频振荡器。2 自动控制模块该模块的主要功能是通过计数器的计数功能实现不同时刻对不同芯片的自动控制。考虑到实际的功能需求，该功能模块由2 片 74LS161计数器级联而成，再通过74LS04 、74LS08的取反、相

4、与功能，通过改变芯片的Vcc 端电位的高低从而实现在不同时刻对不同芯片工作的自动控制。低位片的16 个脉冲可以保证每一种花型的顺利输出。而高位片的4 位输出，通过不同的取反、相与组合，从而保证每个芯片都能够按照最初的设计正常工作。3 实现花型模块该模块的主要功能是显示第一种花色（4 个 LED 灯依次点亮、熄灭）。理论依据是扭环形计数器（也叫约翰逊计数器），即利用74LS194的移位功能实现Q3Q2Q1Q0 的状态依次是000000010011011111111110110010000000 等八个状态的反复循环。4 实现花型模块该模块的主要功能是显示第二种花色（相邻的两个LED 灯依次点亮

5、） 。 理 论 依 据 是 利 用74LS161、 74LS194 的 功 能 表 ， 实 现Q3Q2Q1Q0的状态依次为 00110110110010010011 等 4 个状态的反复循环。5 实现花型模块精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 12 页该模块的主要功能是显示第三种花色（相邻的三个LED 灯依次点亮）。理论依据是利用74LS194 的置数功能、移位功能，实现Q3Q2Q1Q0 的状态依次为011111100111 等 2 个状态的反复循环。六各个功能模块的电路设计：1脉冲信号产生模块：555定时器引脚图脉冲信号发

6、生器电路图备注： 该脉冲信号发生器接通电源后电容C 被充电，当Vc 上升到精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 12 页2/3Vcc 时，触发器被复位，与此同时，发电BJT导通，此时 V0 为低电压，电容C 通过 R2 和 T 放电，是 Vc 下降。当 Vc 下降到 1/3Vcc时，触发器又被置为0，V0 翻转为高电平。当C 放电后， T 截止，Vcc将通过 R1、R2 向电容 C充电。而当 Vc 上升到 2/3Vcc 时，触发器又周而复始，在输出端就得到一个周期性的方波信号，从而为整个电路提供了 CP脉冲。输出波形（ CP

7、）：2自动控制模块 74LS161 引脚图 74LS161功能表精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 12 页自动控制模块电路图备注： 当低位片工作第一个16 节拍时，高位片输出0000，通过低两位的取反、相与，使得只有第一组芯片的Vcc值为 1，控制第一组芯片的工作；当低位片工作第二个16 节拍时，高位片输出0001，通过低两位的取反、相与，使得只有第二组芯片的Vcc值为 1，控制第二组芯片的工作；当低位片工作第三个16 节拍时，高位片输出0010，通过低两位的取反、相与，使得只有第三组芯片的Vcc 值为1，控制第三组芯片的

8、工作；当低位片工作第四个16 节拍时，高位片输出0011，通过低两位的取反、相与，没有任何一组芯片的Vcc值为 1，所有芯片停止工作，准备进入下一个周期的运行。3实现花型模块精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 12 页花型 1 的电路图备注： 16 个节拍正好可以工作两个循环。4实现花型模块花型 2 的电路图备注： 16 个节拍正好可以工作四个循环。5实现花型模块精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 12 页花型 3 的电路图备注： 16 个节拍正好可以工作

9、八个循环。七组装、调试过程中遇到的问题及解决方法：计数器不按照顺序计数。原因：第二排面包板插入芯片时整体接触不良，有两个芯片被铜丝连接起来，一个芯片被移动位置，结果显示正常。面包板接触不良时有发生，我们应该及时换插口接入芯片，避免在接触不好的地方接线而引起串线。连接电路时，正负极连接正常，却有一部分负极与负极用万用检检测时发生异常，重新搭了一条路线才保证了负极与负极导通。 连接电路时输出可以不连接，但输入必须连接。最好将悬空的输入管脚接高电平，排除电路的一切不稳定因素。理论中有不少纯理想化的成分，在实验中应考虑实践中各部分合理论的差距，差别。在实际中，电阻，电容，的真实值不会那样准确。各器件的

10、输入端在理论中悬空是表示接高电平，但是实际的逻辑器件如果输入端本该接高电平而没接，可能会导致元件的工作不稳定。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页，共 12 页搭建电路时出现接触不良等情况。这是由于面包板的质量和连线时线头裸露部分没有完好的接触面包板的铜片造成的。这时应该用万用表测量各个接头的电压来判断接触是否良好。 发光二极管应接上行或下行电阻来保护，以免因为电压过大而导致损坏二极管。 设计前应该熟练掌握每个元器件的工作原理和工作功能，以及中规模逻辑器件的管脚图，以免因此而造成不必要的过失八本次课程设计的心得体会：本次课程设计首

11、先使用了Multism 对整个电路进行模拟，当证实电路搭建无误后再在面包板上进行搭建电路，使得电路搭建速度较快，而且从本次课程设计中收获很多。可以总结为以下的几点：1巩固数字电路基础知识本次课程设计加深了我对数字系统逻辑设计基本知识的理解。之前，关于数字电路的知识，掌握地不是很牢靠，实习课上，通过不断的查找资料完善电路也解决了一些自己在课堂上感到迷惑的问题。由于本次课程设计所需的专业知识比较广泛，所以在完成电路设计的同时也达到了对数电基础知识的复习的良好效果。2加深对常用芯片的认识实习中，对于许多常用的芯片，在运用上，取得了一定程度的进步。例如忘记连接Vcc，或者接地线，致使芯片不能正常工作等

12、之前时常发生的状况得到了进一步的改善。3灵活运用课堂知识理论结合实践精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页，共 12 页本以为此次课程设计会比较简单，只要按照课堂所学的知识设计、搭建整个电路即可。实际上则不然，按照理论知识连接的电路在实际应用中会出现一些漏洞。比如：平时做习题时，我们是不用考虑导线、电阻是否连接牢固合理的，但在实际情况中，导线电阻有时是会带来时延造成花型变化的错乱。所以在连接电路时，应该尽量选择最短的路径。理论指导实践，但是，理论中有不少纯理想化的成分，在实验中应考虑实践中各部分合理论的差距，差别。在实际中，电阻，电

13、容，的真实值不会那样准确。各器件的输入端在理论中悬空是表示接高电平，但是实际的逻辑器件如果输入端本该接高电平而没接，可能会导致元件的工作不稳定。更重要的是，通过本次课程设计，是我认识到硬件的调试比设计更为重要，在调试中发现问题，然后去追根溯源解决问题，在解决的过程中不断积累经验，不断提高自己的实践水平。九主要参考文献数字电路与 EDA实践教程本学期数字电路实验教材。数字系统设计基础毛永毅 西安电子科技大学出版社各种芯片的引脚图和功能表实验室提供精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页，共 12 页西安邮电学院电子工程学院数字电路课程

14、设计过程考核表学生姓名张奋亚班级 /学号电路 0901/04096024 承担任务实验室（单位）3 号实验楼520 所在部门电子工程学院实施时间2011 年 06 月 20 日2011 年 07 月 01 日具体内容第一周周一 : 讲解设计要求，布置课程设计题目，领取元器件；周二 : 完成时钟电路（555）设计、组装和调试；周三 : 完成控制模块（74LS161）设计、组装和调试；周四 : 完成显示模块电路（74LS194）设计、组装和调试；周五 : 应用电路设计；第二周周一 : 继续调试电路；周二 : 知道老师验收电路；周三 : 撰写实验报告；周四 : 撰写实验报告；周五 : 实验总结；指导

15、教师（师傅）姓名罗朝霞职务或职称讲师指导教师（师傅）对学生的评价学习态度认真一般不认真学习纪律全勤偶尔缺勤经常缺勤实践能力很强一般较差指导教师（师傅）对学生专业知识或社会实践能力等情况的意见指导教师（师傅）签字年月日西安邮电学院电子工程学院数字电路课程设计成绩鉴定表精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页，共 12 页学生姓名张奋亚班级/学号电路 0901/04096024进行时间2011 年 06 月 20 日2011 年 07 月 01 日成绩鉴定学习内容（20 分）与教案任务计划结合程度（10 分）与专业培养结合程度（ 6 分）其它（ 4 分）接受单位评价（20 分）实践能力（ 10 分）学习态度（ 6 分）学习纪律（ 4 分）报告鉴定（60 分）报告内容与实践过程紧密结合（15 分）报告内容与教案计划内容紧密结合（15 分）报告质量 (主题、结构、观点、逻辑、资料、字数30 分) 评阅教师姓名罗朝霞职称讲师成绩评语评阅教师签字年月日精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页，共 12 页