数电课程设计彩灯控制器.docx
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数电课程设计彩灯控制器
电气工程学院
数字电子电路课程设计报告书
目录
一、课程设计的题目与要求
课程设计题目要求……………………………………………2
二、所需实验器材
所需实验器材…………………………………………………2
三、题目分析与原理设计
1、总体思路…………………………………………………3
2、各个模块的实现…………………………………………3
3、真值表……………………………………………………4
四、各个模块的制作
1、23进制计数器的实现……………………………………5
2、5-32译码器………………………………………………5
3、控制电路的实现…………………………………………6
4．总体电路图的实现………………………………………7
五、仿真结果
1、奇数灯依次灭………………………………………………8
2、偶数灯依次灭………………………………………………8
3、所有灯按照序号灭…………………………………………8
六、心得体会
…………………………………………………………………9
七、参考文献
…………………………………………………………………10
一、课程设计的题目与要求
课程设计题目：
彩灯控制器
题目要求：
1．有十只LED，L0……L9
2．显示方式：
①先奇数灯依次灭
②再偶数灯依次灭
③再由L0到L9依次灭
3．显示间隔可自定。
二、所需实验器材
器材名称
所需数量
74161N芯片
2个
与非门
1个
函数信号发生器
1个
+5V电源
2个
74LS138芯片
5个
与门
40个
LED灯
10个
非门
10个
三、题目分析与原理设计
1、总体思路
按课程设计题目来看，要求实现彩灯的23种状态（开始灯全部亮1种状态，奇数的灯依次灭5种状态，然后所有的灯再全部亮1种，偶数的灯依次灭5种，然后所有的灯全部亮1种，然后所有的灯按照序号从L0到L9依次灭10种状态，总共23种），此处可以用一个23进制的计数器实现，从0到22种状态来控制这23种状态（00000－10110），然后把计数器用译码器译成可以实现的高低电平。
再写出这23种状态和计数器数字对应的真值表，计算出逻辑式，便可实现题目要求的彩灯控制。
由上分析可知需要一个23进制的计数器，然后需要一个5-32译码器，然后在由门电路连接LED灯。
总体设计思路图如下所示：
2、各个模块的实现
（1）23进制计数器：
用2个74161N（异步清零，同步置数的功能）扩展成23进制计数器，采用并行进位方式、整体置数。
因为计数器需要23种状态（00000-10110），所以，我先用两片74161连接成256（16*16）进制计数器，然后在输出为10110（22）时，用与非门来控制两计数器的LDN端清零，同时清零信号可以作为进位信号输出。
（2）5-32译码器：
用5个74LS138实现5-32译码功能，左边的一片74LS138芯片用于控制选择右边的四个芯片的打开或者闭合，右边的四个芯片中的前三个每个都控制八种状态，共二十四种状态，题目要求为二十三种，所以把最后的两种状态都设置为灯全部灭，即灯全部灭的时间是其他状态的时间的两倍，当接通时，先通过左边的芯片进行右边芯片的选择下：
海军飞机会费黑乎乎防寒服和防寒服防护恢复地方uhufhfdfhf仿佛回到服防护加防腐剂规范解放后恢复地方合法化等方法和分段方法还有东方红防护恢复梵蒂冈
L0
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四、各个模块的制作
1、23进制计数器的实现
23进制计数器是由两个16进制计数器构成，并且将23进制计数器的每个状态输出，令其对应LED的每一种状态，计数器实现如下图（下图中左侧的5个输出从左到右电位依次升降低）:
2、5-32译码器
5-32译码器是由5个74LS138实现，它的实现原理同用2个74LS138实现4-16译码器的原理，设计图如下图：
3、控制电路的实现
由真值表可得到各个LED灯的逻辑表达式如下：
L0＝M0+M1+M2+M3+M4+M5+M6+M12；
L1=M0+M6+M7+M8+M9+M10+M11+M12+M13；
L2=M0+M1+M2+M3+M4+M5+M6+M7+M12+M13+M14；
L3=M0+M1+M6+M7+M8+M9+M10+M11+M12+M13+M14+M15；
L4=M0+M1+M2+M3+M4+M5+M6+M7+M8+M12+M13+M14
+M15+M16；
L5=M0+M1+M2+M6+M7+M8+M9+M10+M11+M12+M13+M14
+M15+M16+M17；
L6=M0+M1+M2+M3+M4+M5+M6+M7+M8+M9+M12+M13+M14
+M15+M16+M1
L8=M0+M1+M2+M3+M4+M5+M6+M7+M8+M9+M10+M12+M13
+M14+M15+M16+M17+M18+M19+M20；
L9=M0+M1+M2+M3+M4+M6+M7+M8+M9+M10+M11+M12+M13
+M14+M15+M16+M17+M18+M19+M20+M21。
LED灯和译码器连接如下图：
4．总体电路图的连接：
五、仿真结果
1、奇数灯依次灭
2、偶数灯依次灭
3、灯依次全部灭
六、心得与体会
该电路的设计基本上完成了课程设计题目所要求的功能，但是仍然存在一定的不足之处，例如，在灯按照序号从L0到L9依次灭的时候，在灯L2、L3、L4灭的时候会出现短暂的闪烁。
同时，在设计这个电路的时候遇到了许许多多的问题，例如：
怎样能使10路彩灯能够自动循环点亮，又怎样控制，怎样把这些模块电路连接起来等等问题。
这些问题都是要经过上网查找资料，了解芯片的功能，在草稿纸上一遍又一遍的画出电路图，经过化简后再在软件multisim10上做出相应的电路图。
在这次的课程设计中，我收获很大，具体有以下几方面：
1.学以致用。
在学习数字电路的过程中，上课我们都是些理论上的东西，并且在做实验的过程中也是照着书本上给出设计好的电路连线，不需要自己设计，一直都没有运用到自己所学的知识来设计一个电路。
而这次的课程设计真正让我们通过自己的知识和努力，通过自己查阅资料、分析来解决问题。
这不但能巩固我们所学的理论知识，又能提高我们的实践能力。
2.学会分析解决设计上的问题。
在设计电路的过程中，每一步都要自己去思考分析，遇到问题时，经常都要经过多次的尝试来解决改善问题，有时一点微小的错误都会影响到结果的正确以否，而这些微小的错误经常都是很难发现，这就需要我们学会仔细分析问题。
3.懂得了如何去安装调试电路。
设计电路，关键步骤还在于解决实际遇到的问题，安装调试出正确的结果，这一步是至关重要也是最为困难的。
很多时候，理论分析正确，调试却不一定正确，这关键也在于调试过程是否正确。
我们必须遵循一些安装调试步骤，先单个调试，然后再整体调试，先局部再整体，切不可一次安装后调试，因为这样是很难查出错误来。
总之，这次的课程设计的收获是很大的，通过这几天的努力，终于设计出“彩灯控制器”的电路。
从开始的无从下手到熟悉各种芯片的功能，到尝试着设计各个单元电路，再到每个细节问题错误的改进和矫正，这里的每一步都是一个大大的提高，特别是许多的细节问题都是很棘手的。
但是结果证明，只要不断地努力，不断地思考，目标是一定会实现的。
参考资料
《数字电路技术基础》董秀峰.著
《模拟电子技术基础》孙肖子.著
《电路基础》陈生谭.著
《电子线路设计指导》李银华.著.北京航空大学出版社，2005
《电子电路设计与实践》姚福安.著山东科学技术出版社，2001
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