多路彩灯设计.docx
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多路彩灯设计
西安郵電學院
数字电路课程设计报告书
题目：
多路彩灯
系部名称
：
计算机系
学生姓名
：
吴卫辉（02号）
专业名称
：
网络工程
班级
：
0407班
时间
：
2006年6月12日至
2006年6月23日
多路彩灯的设计
一：
任务要求
1：
进一步掌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，并掌握其工作原理。
3：
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：
会合理布线和调配，布线完成后会用万用表等工具来查找错误。
5：
培养认真严谨的工作作风和实事求是的工作态度。
6：
控制多路彩灯按预设的花型进行变换。
7：
花型种类不少于三种，花型自拟。
8：
分别用快慢两种节拍实现花型变换（选做功能）。
9：
选作：
用单片机实现，要求同上；
用可编辑逻辑器件实现，要求同上。
二：
总体方案
拿到题目，通过分析问题和初步的整体思考，设计出如下方案：
整体功能的实现需要以下三个模块来实现：
花型的演示及控制模块，节拍控制模块，时钟信号的产生。
其中节拍控制模块为选做功能，我并没有设计。
只是设计了花型的演示及控制模块加时钟信号的产生。
时钟信号的产生由一个555多频振荡器来实现，花型的演示由两个73ls194（双向移位寄存器）来实现，花型的控制功能由两个74ls161（四位二进制同步计数器）。
我设计的是四种八节拍的花型演示，因而并没有实现两个74ls194的级联，因为没有16节拍的花型，两个194间并不需要级联。
所以经过考虑，列出实验所需的实验器件：
器件清单如下：
器件
个数
器件
个数
555定时器
1
电阻270欧
1
74LS194
2
74LS00
1
74LS161
2
74LS04
1
电阻150k
1
电阻4.7k
1
电容4.7微法
1
电容0.01微法
1
三：
单元电路设计
1：
时钟信号的产生
由于多路彩灯控制的定时性的准确性不高，所以可以采用555多路震荡器加适当的电阻电容来实现。
电阻：
150kΩ4.7kΩ
电容：
4.7μf0.01μf
2：
花型控制电路的实现
花型控制电路可利用74LS194移存器作为彩灯演示电路用两个74ls161来作为花型控制点，这是本设计的难点跟关键，控制电路为移存器工作方式控制电路。
工作方式控制电路产生移存器所需的各种控制信号。
由于控制信号的选择与花型变换有关，本次设计花型变换如下：
花型
（一）：
四个灯为一组，两组均向中间亮起，在从两边向中间灭掉。
花型
（二）：
四个灯为一组，两组均从右向左亮起，在从右向左灭掉。
花型（三）四个灯为一组，两组均从左向右亮起，在从左向右灭掉。
花型（四）：
四个灯为一组，两组均从中间向两边亮起，在从中间向两边灭掉。
移存器输出状态编码表
序号
花型
（一）
花型
（二）
花型（三）
花型（四）
1
10000001
00010001
10001000
00011000
2
11000011
00110011
11001100
00111100
3
11100111
01110111
11101110
01111110
4
11111111
11111111
11111111
11111111
5
01111110
11101110
01110111
11100111
6
00111100
11001100
00110011
11000011
7
00011000
10001000
00010001
10000001
8
00000000
00000000
00000000
00000000
其真值表如下：
序号
第一片194
第二片194
S0
S1
S0
S1
花型
（1）
0
1
1
0
花型
（2）
1
0
1
0
花型（3）
0
1
0
1
花型（4）
1
0
0
1
用两个161来作为记数模块，其中一片161作为低位,当其计数满进位时,产生脉冲使高位161开始计数,完成这一功能只需将低位161的进位端接在高位的使能端,便能将两块片子级联起来.当高位片子的Q1位位1时,将其反向接在两片片子的置数端,由此花型演示电路和花型控制电路模块如下：
电路图如下：
四：
总体电路图
五：
关键电路波形图
1：
555cp脉冲波形图：
2：
计数器输出波形
Q0输出波形
Q1输出波形
Q2输出波形
Q3输出波形
Q4输出波形
六：
调试过程中的问题
在电路组装过程中，遇到的最大问题是，起初考虑不周全，芯片分布不够合理，出现了许多“特长线”。
不但影响布线速度，而且也会给后来的调试带来不必要的麻烦。
当时已经布线不少，不可能重新开始，再三权衡，最后只移动了一个芯片，问题就得到了很大改善。
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。
调试过程中，第一轮用万用表欧姆档测试，就遇了实验板上有插孔不通的情况，导致芯片不能正常工作。
相对于别的办法，我选择了导线显式连通，因为其更明晰，更易实现。
对于高阻导线则只能换掉。
第二轮接电后，用万用表的电压档测试单元电路的状态。
如：
时钟信号电路的信号是否正常产生，控制信号电路中的计数器能否正常计数，……最后在整体上测试一遍。
在整个调试完成后，却遇到的新问题：
彩灯演示时有时正常有时混乱。
在排除其它可能的情况下，我仔细检查各端子的连接情况，发现清“0”端在清“0”后悬空了。
将其插到电源正极后，发现问题解决了。
七：
分析总结
课程设计刚开始，拿着选定的题目不知如何入手。
毕竟课程设计不同于实验课，电路图都要自己设计。
静下心来，仔细分析题目，再加上指导老师的说明与提示，心中才有了谱。
将整个系统根据不同的功能化分成模块，再分别进行设计，逐个攻破，最后再将其整合即可。
由于第一个面包板的接触极为不好，使我检查的过程进行得极为缓慢。
当然也使我积累了不少检查错误的经验。
当新芯片拿到的时候，一定要检查芯片本身的好坏。
这是很关键的一步，不要以为新的就一定是好的。
如果最后板子都连好了，还没有发现芯片是坏的话，你的错误是无论如何也查不出来的。
这次试验是我明白了一个我以前一直轻视的问题，那就是：
书本并不能到表一切，即使你了解书本知识再精确，也不能代表你在制作时表现良好。
最重要的是，在这次实习之前两周，学校组织了小型的数字电路小型实验，要我们在实习前必须完成，一开始我们还不知道是为什么，为什么突然加进这次的小型实验，因为这学期的课程并没有安排这次实验，等到实习时才真正明白是怎么回事。
小型实验的练习是为了让我们更好的掌握我们在课堂上所学习的芯片，熟悉他的功能和结构，以便我们在实习时可以更快的在面包板上布线。
对这次的实习起到了不可估量的作用，也使我更快的更好的在实习中得心应手。
在设计过程中，既有用过的芯片，又有没用过的，只能自己查表，分析功能。
即学即用。
最后调试阶段，哪怕一个小小的错误也会使结果出不来。
只好一条线一条线地查，一个孔一个孔地测。
结果终于出来了，又发现有的地方还应改进。
通过这次课程设计，使我受益颇多。
既巩固了课堂上学到的理论知识，又掌握了常用集成电路芯片的使用。
在此基础上学习了数字系统设计的基本思想和方法，学会了科学地分析实际问题，通过查资料、分析资料及请教老师和同学等多种途径，独立解决问题。
同时，也培养了我认真严谨的工作作风
八：
参考文献
1．《数字电路与逻辑设计》王毓玲主编教科书
2．西安邮电学院《数字电路实验指导书》张亚婷王利等编
西安邮电学院计算机系电子设计过程考核表
学生姓名
吴卫辉
班级/学号
网络0407班02号/
承担任务实验室（单位）
电子技术教研室
所在部门
电信系
实施时间
年月日—年月日
具体内容
第一周
周一：
听老师讲授数字电路的设计方法及需要注意的问题
周二：
选定题目，并设计电路，完成电路设计
周三：
领取元器件，开始组装电路
周四：
组装电路
周五：
组装电路
第二周
周一：
调试电路
周二：
调试电路
周三：
验收
周四：
撰写实验报告
周五：
撰写实验报告
指导教师（师傅）姓名
张新
职务或职称
副教授
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
西安邮电学院计算机系电子设计成绩鉴定表
学生姓名
吴卫辉
班级/学号
网络0407班/02号/
进行时间
2006年6月12日—2006年6月23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
张新
职称
副教授
成绩
语
评阅教师签字
年月日
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