循环彩灯控制器课程设计8路.docx

1、循环彩灯控制器课程设计8路 数字电路课程设计报告 课程名称：循环彩灯控制器 设计题目 循环彩灯控制器 ： 院 （部）： 机械与电子工程学院 专 业： 学生姓名: 学 号: 班 级： 日期: 指导教师: 课程设计任务书 课程设计题目循环彩灯控制器 姓名 学号 班级 院部 工子械机与电 程学院专业 组别 组长 组员 指导教师 课程设计目的 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的功能和应用，并掌握其工作原理，进一步学会使用其进行电路设计。 3了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培养认真严谨的工作作风和实事求是的工作态度。 5数点课程实验是大学

2、中为我们提供的唯一一次动手实践的机会，增强动手实践的能力。 课程设计 环境 仿真软件画出总体电路图、编写课程设计报告用 1 / 21 课程设计任务和要 求 设计要求： 路彩灯能演示三种花型（花型自拟）； 1. 8 彩灯用发光二极管模拟； 2. 选做：实现快慢两种节拍的变换。 3 设计任务： 设计电路实现题目要求；1 电路在功能相当的情况下设计越简单越好；2 注意布线，要直角连接，选最短路径，不要相互交叉；3. 以免烧坏芯片和面包板。注意用电安全，所加电压不能太高，4. 课程设计工作进度计划序号 起止日期 容内 工 作 1 72012年6月日2012年 11日6月 选择设计题目并阅读相关文献、资

3、料，学习使用2 12日20122012年6月 日年6月13 根据设计任务和要求，做出大纲和目录3 2012月13日62012年 日16年6月 根据目录做出设计内容4 年20126月17日2012 月年618日 根据设计内容用画图5 1962012年月日 整理课程设计的格式与内容6 20日 月年20126 打印并装订 教研室审核意见： 日月 教研室主任签字： 年 教学院（系）审核意见： 主任签字：年月日 2 / 21 1.摘要4 2.关键字4 3.设计背景4 3.1 了解数字电路系统的定义及组成4 3.2 掌握时钟电路的作用及基本构成4 4.设计方案的选择5 5.单元电路的设计6 5.1 花型控

4、制电路的设计6 5.2 花型演示电路的设计10 5.3 节拍控制电路的设计10 5.4 时钟信号电路的设计11 6.总体电路图12 7.各个单元电路的输入输出波形12 8.电路调试15 9.元器件清单16 10.分析与总结17 11.致谢19 12.参考文献19 13.指导教师评语20 3 / 21 循环彩灯控制器的设计 1.摘要 本次循环彩灯的设计制作由时钟信号电路、花型控制电路、花型演示电路、节拍控制电路构成的集成电路来实现，其中花型控制电路由1614位二进制同步计数器完成，花型演示电路由195 双向移位寄存器完成（可左移右移完成花型变化），节拍变化由151八选一数据选择器完成，节拍的快慢

5、变化可有74双上升沿D触发器完成，它可实现二分频。 2.关键字 循环彩灯、时钟信号电路、花型控制电路、花型演示电路、节拍控制电路。 3.设计背景 3.1了解数字电路系统的定义及组成 数字电路系统一般包括输入电路、控制电路、输出电路、时钟电路和电源等。输入电路主要作用是将被控信号转换成数字信号，其形式包括各种输入接口电路。比如数字频率计中，通过输入电路对微弱信号进行放大、整形，得到数字电路可以处理的数字信号。模拟信号则需要通过模数转换电路转换成数字信号再进行处理。在设计输入电路时，必须首先了解输入信号的性质，接口的条件，以设计合适的输入接口电路。 3.2掌握时钟电路的作用及基本构成 时钟电路是数

6、字电路系统中的灵魂，它属于一种控制电路，整个系统都在它的控制下按一定的规律工作。时钟电路包括主时钟振荡电路及经分频后形成各种时钟脉冲的电路。比如多路可编程控制器中的 555 多谐振荡电路，数字频率计中的基准时间形成电路等都属于时钟电路。设计时钟电路，应根据系统的要求首先确定主时钟的频率，并注意与其他控制信号结合产生系统所需的各种时钟脉4 / 21 冲。 4.设计方案的选择 针对题目设计要求，经过分析与思考，拟定以下二种方案： 方案一：总体电路共分三大块。第一块实现花型的演示；第二块实现花型的控制；第三块实现时钟信号的产生。 主体框图如下： 信钟号产时 生电路制花型控电 路电示花型演 路 在方案

7、一的基础上将整体电路分为四块。第一块实现花型的演示；方案二：并第四块实现时钟信号的产生。第二块实现花型的控制；第三块实现节拍控制； 在部分电路的设计上与方案一采用了完全不同的方法，如花型的控制。 主体框图如下： 根据所提供的实验器材各模块总体思路如下：数字电路与逻辑设计王淑银主编的时钟信号电路：参见高等教育出版社 ; ）aP404课本图10-3-6（ 1614花型控制电路：由位二进制同步计数器完成； 195 花型演示电路：由双向移位寄存器完成（可左移右移完成花型变化）；5 / 21 节拍控制电路：节拍变化由151八选一数据选择器完成，节拍的快慢变化可有74双上升沿D触发器完成，它可实现二分频。

8、 总体方案的选择 方案一与方案二最大的不同就在，方案一是基于基本要求而设计的，方案二加入了节拍的变化，花型控制电路和花型演示电路的都是节拍控制之后的。 两种方案的基本思路相同，将整个设计电路的功能模块化，设计思想比较简单。元件种类使用少，且都较熟悉易于组装电路。这么设计的出发点是：电路设计模块化，易于检查电路，对后面的电路组装及电路调试都很方便。花型控制电路简单，花型也比较简单。 由于在设计的构想时期，已经确定将电路模块化，设计的过程中又已经将节拍控制电路设计出来，通过仿真软件也实现了设计要求分频。方案二同时完成了选做的要求，只要确保每一模块实现其功能方案二并不难也不复杂，为了确保短时间内完成

9、课程设计和高效率，我选择了方案二。 5.单元电路的设计 5.1 花型控制电路 由二片移位寄存器194实现。其八个输出信号端连接八个发光二极管，用其输出信号控制发光二级管的亮灭实现花型演示。而花型之间的变化通过花型控制电路的输出即161级联的计数器输出控制（它们由同一个脉冲控制）。 三种花型变换样式 花型1：8路灯分两半。从左至右渐亮，全亮后，再分两半从左至右渐灭。循环两次； 花型2：从中间到两边对称地逐次渐亮，全亮后仍由中间到两边逐次渐灭。循环两次； 花型3：从左至右顺次渐亮。全亮后逆序渐灭。循环两次。 移存器输出状态编码表 节拍序号 花型1 3 花型2 花型6 / 21 1 00000000

10、 00000000 00000000 2 10001000 00011000 10000000 3 11001100 00111100 11000000 4 11101110 01111110 11100000 5 11111111 11111111 11110000 6 01110111 11100111 11111000 7 00110011 11000011 11111100 8 00010001 10000001 11111110 9 11111111 10 01111111 11 00111111 12 00011111 13 00001111 14 00000111 15 0000

11、0011 16 00000001 所以三种花型完全显示一遍需要的总结 我的设计是每种花型完整显示两遍，显示第三3364显示第一个花型，1732显示第二个花型，拍数为64，即116 个花型。和、一句节拍S0S1、实现三个花型的连续显示必须对两片 要用194194的个低位片输出16161的输出反馈来控制经过观察每的变化进行相应的改变,通过194Q6去控制,根据变化的花型频率选用高位片的Q5Q4Q1变化比较频繁和高位分为低位片1S0的变化从而实现滑行的变化。现将两片194的、S1、S1。列出各花型和其对应的194的片2，再将其输出端从低位到高位记为L18 表示的取非)S0、的输入信号及节拍控制信号列

12、表如下：(用花型 低位片 节拍控制信号 S1 S0 S1 S0 1 X L80 1 X L80 1 00 7 / 21 2 L8X 1 0 X L80 1 10 3 X L80 1 X L4 0 1 01 X L80 1 x L4 0 1 11 列出卡诺图分析 194低位片 0 1 0 1 L8 1 0 X 0 0 0 0 X X 1 1 . S1 L8 0 1 1 0 X L8 0 0 0 1 L8L8 1 1 1 1 ) Q L8 ( .F 194高位片 0 1 1 0 L8 L8 0 0 X X 1 L4 1 X X X L4 4 .L8+ 0 0 1 1 1 0 0 0 0 1 8 / 21 1 0 1 0 1 1 S0=1 S1=0 以、S0由上图分析可以得到控制194高、低位片的左移右移变化控制端S1161用去表示和L8控制。、及串行输入端的由161的输出端和本身输出端L4 从低位到高位的个输出端。 控制结果表达式如下：