西安邮电学院 数电课程设计31Word文件下载.docx
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二．任务和要求
用八个彩灯实现至少3种花型的亮灭变化的循环过程，且一种节拍交替把三种花型循环一遍。
三．总体方案设计
（1）总体设计：
多路彩灯控制系统是以高低电平来控制彩灯的亮与灭的。
如果以某种节拍
按一定规律改变彩灯的输入电平值，从而控制彩灯的亮灭，即可按预设规律显示所设计的花型。
因此彩灯控制电路需要一个能够按一定规律输出不同高低电平编码信号的编码发生器，同时还需要编码发生器所要求的时序信号和控制信号。
控制电路是移存型彩灯控制器的关键，彩灯控制器应由定时电路、分频器、计数器，控制电路，移位寄存器和发光二极管组成。
其结构框图如图所示。
定时电路
分频器
计数器
控制电路
移位寄存器
彩灯
这种设计方法可以分块设计，逐个模块分开设计，各单元仅实现一种功能，使电路实现模块化，易于检查电路，对组装时的排错和调试提供方便。
（2）花型设计
设计的花型如下：
，
（1）：
左到右依次亮从然后从左到右依次灭；
（2）：
从两边向中间亮，然后再从两边向中间灭；
（3）：
两片194分开，各个单独依次亮，然后再灭；
此次实验中我设计的三种花型的编码如下表所示：
1
花型
（一）：
花型
（二）：
花型（三）：
四．单元电路的具体电路设计如下：
1）节拍控制电路
ⅰ.定时电路：
用555定时器构成的，如下图所示。
将4端接高电平Vcc,5连接电容，起滤波作用6和2连在一起，作为输入端。
将7通过电阻R接到电源Vcc上，3作为输出。
这样就构成了信号发生器。
ⅱ.分频器是利用74LS74构成的，利用它的一个输出段Q1和计数器的高位输出端Q4相与加上Q4的非和信号源的输出的与共同构成分频器的输出端。
定时电路和分频器的具体实现电路见下图。
2）计数器
本设计直接利用计数器产生三种花型共需要的32种状态。
32种状态可由总体方案中所列下的三种花型得出。
一片161只能产生16个状态，所以需用两片161级联产生一个模32的计数器，低位片产生一个模4的计数脉冲，采用置位法可知：
其有效状态从0000---0011，高位片产生一个模16的计数脉冲，其有效状态为从0000--1111因此共有64个状态，在控制花型时高位片只用了QA,QB,QC构成模8且与地位片组成了模32，可以满足花型的32种状态，高位片的最高位QD用来控制分频器，这样当计数器循环一圈就能实现三种花型按两种节拍循环进行如下所示为原理图：
3）移位寄存器
该三种花型是由两片双向移位寄存器74LS194实现，分别控制芯片的左移与右移端，按花型的需求控制左移与右移的输入端，再将八个发光二极管分别连接到74LS194的各个对应输出端口上。
当输出端口的值为高电平时灯显示亮，当为低电平时灯显示灭，各种花型可按要求依次显现出来。
分析花型的32种状态，列写出其真值表，画出三变量的卡诺图，可以方便的求得194的各控制左移还是右移，以及左移和右移信号各是什么参量。
其卡诺图如下所示：
QCQBQC
S01S11DSR1
SO2S12DSR2DSL2
000
101
100X
001
101
101X
010
100
101X
011
100X
100
01X1
01X0
110
101X
111
根据真值表列出卡诺图
可以直接得到第一片194的S01=1,S11=0;
对于DSR1有如下图所示：
00
01
11
10
1
0
0
DSR=
C
B+
AQC
S02=
C+QB
1
S12=QC
B
X
X
DSR2=QA
AQ
DSL2=
A
以上这些根据卡诺图得到的等式就是控制电路的核心部分，根据这些等式正确的连接到移位寄存器74LS194的相应端子上就可实现彩灯的要求。
（1）如下所示为未加分频的逻辑图：
（2）加分频后的电路与总的电路图相同如下所示为：
五．画总体电路逻辑图。
六．电路组装完成后，实际测量的各个单元电路的输入、输出信号波形。
如下所示其波形图有：
（1）两片161级联所得到加控制分频的模64，其中模32用来控制彩灯电路：
（2）未加分频得到的波形图：
（3）加分频后的波形图如下所示：
七．电路组装、调试过程中发生的问题及解决的方法。
在刚开始老师就讲了一下设计要求，刚开始设计的时候由于知识点较多还有思绪比较混乱，所以一开始就遇到不少困难。
比如设计的电路图经仿真后不能按要求的得到预计的花型，后查看了一些有关资料将电路图进行了改进。
才得到了预期的花型，遇到问题最多的是在安装面包板的时候，刚开始是由于没有将图规划好连出来的电路图比较混乱，后来整理了一下子思路将图好好的规划了一下，从整体看起来好多了，在连接电路图要特别细心，555定时电路连接的较容易，一开始就对了，可是在连接计数器电路时遇到了不少问题，两片芯片各自工作斗正常，可是地位却无法正确控制高位片，后检查是由于芯片坏了引起的，换了一个新的161芯片电路就正常了，可电路还是不够稳定，后将板子拆开固定了一下就稍微能好一些了。
在连接194时还是由于电路不稳定造成了很多困扰后经过排查解决了不少问题，最后花型如设计的一样循环，可是在实行分频时还是没有能够解决板子的不稳定问题，最后只是得到了两分频电路，而两种节拍的花型却没有准确的得到。
八．分析和总结。
本次电路组装试验是在学习了数字电路设计，还有高频的基础上完成的，即要求我们有足够的理论知识还要求有很强的动手能力，这次使我们明白了多路彩灯的设计思路与原理，也将加强了我们对数字电路设计，还有高频课本上相关知识的理解，还进一步加强了我们的动手能力。
在设计电路时就是主要是要求我们理解74LS161与74LS194的功能，其中161是直接清零计数器，在该实验中我采用的是用两片161实现模32的计数，从而能控制三种花型的32种状态，74LS194是双向移位寄存器，在该实验中是分别控制两片194的左移与右移端来实现电路的通过该次试验尤其是加强了我对74LS161与74LS194功能的理解。
让我们把学到的课本知识与实际的生活相结合起来，进一步加强了我们对数字电路设计的兴趣，有利于从实际生活种来完善自己的课本知识。
九．参考文献。
1.王锍银主编，《数字电路逻辑设计》，高等教育出版社；
2.高书莉主编，《数字系统设计》，北京邮电学院出版社；
3．由张亚婷，王利，杨乐等主编，《数字电路实验指导书》，西安邮电学院电子与信息工程系出版。
十.过程考核表和成绩鉴定
西安邮电学院通信系电子设计过程考核表
班级/学号
通工0502/03051093
承担任务实验室（单位）
3#实验楼536
所在部门
电信系
实施时间
2007年12月10日—2007年12月21日
具体内容
第一周
周一老师讲解实习内容、要求及基本原理
周二、三验证性实验正计数器
周四、五设计性实验多路彩灯
第二周
周一、二设计性实验多路彩灯
周三、四写实验报告
周五交实验报告
指导教师（师傅）姓名
薛延侠
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
西安邮电学院通信系电子设计成绩鉴定表
杨茜
进行时间
2007年12月10日—2007年12月21日
成绩鉴定
学习内容（20分）
与教学任务计划结合程度（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）
报告内容与教学计划内容紧密结合（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
职称
成绩
评语
评阅教师签字
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