多路彩灯数电课程设计.docx
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多路彩灯数电课程设计
多路彩灯数电课程设计
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第一章系统组成及工作原理
1.1设计总体思路
根据课程设计课题要求，要实现本系统。
需要设计时钟脉冲产生电路，循环控制电路，和彩灯花样输出控制电路。
时钟脉冲由555电路与74LS161分频实现，循环电路由74LS161和74LS20实现，彩灯花样输出控制电路，由74LS194与相关的逻辑组合电路实现。
1.2基本原理
由设计要求出发可知道，彩灯的三个节拍可以用移位寄存器74LS194实现，通过控制S0和S1实现右移、左移、置数。
第一节拍，为1的右移；第二节拍，为0的左移；第三节拍，全亮为置数1，全灭为置数0。
由于程序循环一次要12秒，因此可以设计用一个12进制的计数器来控制循环。
第三节拍时要全亮1s，全灭1s,可以通过在某时刻给74LS194置入1,1s后置入0。
这就相当于在74LS194置数输入端加上一个0.5HZ的脉冲，我们可以通过74LS161分频得到。
1.3
电路设计流程框图
第二章单元电路设计
2.1循环控制电路设计
2.1.1具体实现方法
根据设计要求所需的是12进制计数器，那么我们可以选择利用74LS161（或者74LS163）设计得到一个12进制的计数器。
那么在电路设计时候就有两种设计思路，利用CR端清零，或利用置数端口进行置数。
因为74LS161与74LS163都是同步置数，所以如果是置数法，应该在11即（1011产生有效置位控制信号）；介于74LS161是异步清零但是74LS163是同步清零，所以若是利用74LS161CR进行清零，则需要在12即（1100产生有效清零控制信号），而74LS163,则在11（1011产生有效清零信号）。
2.1．212进制循环控制器示意图
因为试验室只提供74LS161，所以在实际调试时候用74LS161代替74LS163
2.2分频电路设计
2.2.1具体实现方法
由于计数器就是一个分频器，所以对于分频电路设计就比较简单了。
在74LS161（或者74LS161）的时钟端给一个f=1Hz的控制脉冲，那么从输出端QA，QB，QC出来的分别是二分频（1/2f）、四分频、八分频。
2.2．2分频电路设计示意图
2.3彩灯花样输出电路设计
2.3．1通过12进制计数器的输出端的QD、QC信号控制移位寄存器74LS194的S0和S1的真值表
CLK
时间/S
节拍
QD
QC
S1
S0
SR
SL
74LS194移位方向
1
1
第一节拍
0
0
0
1
1
X
右移
2
2
0
0
0
1
3
3
0
0
0
1
4
4
0
0
0
1
5
5
第二节拍
0
1
1
0
X
0
左移
6
6
0
1
1
0
7
7
0
1
1
0
8
8
0
1
1
0
9
9
第三节拍
1
0
1
1
X
X
置1全亮
10
10
1
0
1
1
置0全灭
11
11
1
0
1
1
置1全亮
0
12
1
0
1
1
置0全灭
由上表可得：
S0=QC’
S1=QD+QC
时钟端CLK用1HZ脉冲控制
2.3．2彩灯花样输出电路接线图
如下所示
第三章总电路设计
经过一步一步的设计与分析，最后得到如下所示总的电路设计图
第四章实验调试及测试结果分析
4.1在EWB软件上仿真调试
将设计的电路在EWB软件上画好，然后用EWB软件仿真看是否能达到设计所要求的效果。
4.2把仿真好的电路进行实物连接调试及遇到的问题
4.2．1连接电路的方法和技巧
个人自己觉得在进行电路连接时候，我们要分模块连接并检查，要确保每个模块的正确性，然后再进行后面的电路连接，这样可以很容易的解决电路的故障问题。
不要一步到位---一次性就把整个电路的线全部连好；这样当一个复杂的电路时，如果电路出现问题时候，那么将很难找出出现故障的地方。
4.2.2第一个指示灯总是在熄灭状态，其它都符合要求
根据节拍两个指示灯的状态知道，前面的电路是正常的，而对于显示的4盏指示灯，其它三盏都符合要求，那么很有可能是QA引脚的问题。
后来我换了一块74L194试验，结果第一个指示灯能正常工作了。
4.2.3第三个指示灯在第三节拍时总是暗的，其它都符合要求
在解决第一个指示灯不亮的情况的过程中，换了新的74LS194芯片后又出现一个新的问题，第三个指示灯在第三节拍时候总是灭的无法亮。
分析：
由于在用开始的那块芯片时候第三个指示灯是正常的，现在在第一、第二节拍时候第三个指示灯能够正常亮灭，说明QC引脚，以及左移，右移相关的芯片引脚是正常的，因为第三节拍是并行置数状态，那么故障很有可能是置数输入端C引脚坏了，不能置入数。
经过单独对C引脚进行测试，结果得出C引脚真的置数不进。
4.2.4打开电源，彩灯状态有时从间某个状态开始，循环一次后正常。
根据实际的电路显示效果，我们可以判断整体电路连接应该没问题，因为循环一次后电路符合设计的要求。
经过进一步的分析得出，当加上电源后，某些芯片的引脚初始状态是随机的，有时候是高电平，有时候是低电平。
正因为在刚上电74LS194的输出引脚QA、QB、QC、QD的状态有可能不是我们所要的初始状态0，那么刚上电就会从某个中间状态开始，一次后循环后，当QA、QB、QC、QD的状态都从0状态开始就满足正常的设计要求。
针对与这种情况，我们可以在上电后给每一个输出引脚清零，让他从零初始态开始，那么这样就解决的这个问题。
第五章总结设计调试与心得体会
两周的课程设计很快就结束了，在这次课程设计中我学到了很多数电专业方面的知识，当然也有专业知识之外的其他东西。
首先，是四路彩灯电路的设计，我发现自己对芯片的功能以及引脚的功能还是不太熟悉；因此在设计的过程中，自己有不断的查阅相关资料，以及在网上查找些关与所需芯片的一些使用功能介绍，这样加强了自己对这些芯片的理解，与其对它们的应用。
其次，是电路的连接，线路连接是件需要细心的活。
在连接的时候先要检查芯片、电线等。
在连接的时候也要非常的细心，而且要有耐心，接线时候要养成一种好的接线习惯，我自己就喜欢把电路分成各个子单元，先确保某个单元连好，然后再接后续的电路，这样在检查故障时候就很轻松了。
在面对电路接线时，要学会耐心细致的做一件事，不要毛躁，不要粗心，相信只要冷静的坚持就一定有所收获。
再次，这次课程设计，再次让我明白团队之间相互合作的重要性。
在自己的这次设计完成后，同时我还有去帮其他同学找一找，他们电路的故障，去分析他们在电路中遇到的一些无法实现功能的问题症结，其实自己在帮助其他同学解决问题的时候，自己有时要去查查资料，这种主动的去学习，让自己所收获到得也很多，对于自己以后避免类似的问题很有帮助。
将来在走入社会，能否找到好工作，或者说事业顺利，团队合作也占了很重的分量，而当今社会，很多公司、企业都非常重视团队合作精神。
最后，我要感谢学校给我们这样的实践机会，也感谢康老师在这两周对我们的耐心教导。
总之，这次的课程设计，让我学习到了很多数电专业方面的知识，同时让我体会到了团队合作的重要性，让我以后做事更有耐心，更加细心。
第六章附录
6.1元器件清单
1片74LS194（双向移位寄存器）、1片74LS161（模十六计数器）、1片74LS20（与非门）、1片74LS04（非门）、1片74LS32（或门）、发光二极管（若干）、1个试验箱、导线（若干）、1块面包板
6.2参考文献
«数字电子技术基础»周良权编
«电子技术课程设计指导»彭介华编
«电子技术基础实验»陈大钦编
电气与信息工程系课程设计评分表
项目
评价
优
良
中
及格
差
设计方案的合理性与创造性
软件设计完成情况
硬件调试完成情况
设计说明书与设计图纸质量
答辩情况
独立工作能力
完成任务情况
出勤情况
综合评分
指导教师签名：
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日期：
________________
注：
表中标*号项目是硬件制作或软件编程类课题必填内容；
此表装订在课程设计说明书的最后一页。
课程设计说明书装订顺序：
封面、任务书、目录、正文、评分表、附件（非16K大小的图纸及程序清单）。
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