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1、4多路彩灯西安邮电学院数字电路课程设计报告书多路彩灯控制器一课程设计题目：多路彩灯的设计二任务和要求： 1用八个彩灯来循环花形； 2至少有三种花形； 3三种花形的变化可以用两种不同的节拍来实现。三总体方案的选择：彩灯由发光二级管代替,虽然省略了功率放大电路,但是从信号控制的角度讲,仍具有现实意义。发光二级管的特性为单向导电性，正向高电平亮，低电平灭。 由八个发光二级管组成的彩灯实现不同花色不同花色要靠八个发光二级管按不同顺序的周期性的亮灭来实现，三种花型意味着三种需要三种周期循环的亮灭； 对于可变换快慢的节拍，首先得产生两种不同快慢的节拍，然后控制起出现其起作用的时刻即可；最后是关于控制，周期

2、性循环与周期性节拍变换都必须由相应的时钟信号控制，所以控制的核心是产生始终的计数器，而计数器需要一个基础时钟发生器，所以还学要一个基本时钟发生模块。所以可得一下结构图：花型如下：花型1：11111111011111110011111100011111000011110000011100000011000000010000000010000000110000001110000011110000111110001111110011111110花型2：111101110111101100111101000111101000111101000111001000110001000100001000100

3、00100110000101110000101110000101110001101110011101110花型3：11111011011111010011111010011111010011110010011100010011011110010011110010011110110011110110011100110011000110010000110010000110四各模块电路设计（电路图在Max+plus中完成）1.基本时钟产生模块用来产生1Hz的脉冲波作为所有时钟信号的基础，为各变频单元的输入信号电路如图2.节拍产生模块：由7474芯片的D1触发器完成输入端为一个基本脉冲信号（其中1CL

4、RN、1PRE、2CLRN、2PRE接高电位）。用来产生基频的二分频信号以实现一个相对较慢的节拍。3节拍控制模块：由74151芯片通过管脚A控制选通D6、D7管脚（D0D5、B、C管脚接地）。以实现经过相应时间后选通快慢频率的时钟。4花型显示模块由74194两个组成构成一个八位的扭环计数器，所以每次在输入端A、B、C、D 并入一次数据可以最多循环产生82种状态，所以扭环计数器可以产生最丰富的状态，可是使花型更复杂；电路图如下用来产生直接控制彩灯亮灭的不同组合，换而言之，直接产生不同花色的部分。5.时钟变换模块1由74161两个组成,分别构成：低位片DCBA接1000构成模八计数器（上），高位片

5、DCBA接1101构成模三计数器（下），级联构成83模24计数器作用为产生控制节拍和花色的时钟信号产生并数信号。6.时钟变换模块2由一个74161构成的模十六计数器作用记在于给花型显示模块的74194的S1端提供模十六的高电平信号用以对74194芯片置数。7.彩灯由发光二级管串联限流电阻构成。最后一部分需要说明的是7474芯片上的D2触发器用来产生控制节拍控制模块74151芯片的A管脚产生上升沿个数在低电平和高电平上平分的信号。时钟变换模块1与节拍控制模块构成反馈回路。其中涉及的非门由7404芯片提供。 五画总体电路图六电路组装完成后，对各个有效输出端口的波形观测由于花型显示模块与时钟变换模块

6、的计数器都是以74151的Y端信号为时钟（同时也保证了系统的同步），所以将74151的输出端口Y的输出信号B（每过555芯片输出的72个基本时钟一个周期，其中13时间为快节拍，23为慢节拍）作为基准来研究较为方便；每过16个B完成一个花型；每24个B一次快慢节拍交替；七. 电路组装、调试过程中发生的问题及解决的方法：1.在电路组装过程中会遇到许多问题，如：如何布局才能使电路简洁，节省资源等等。最重要的是在电路中要避免飞线，压线等细节，所以在连接开始我花费许多时间在空间想象与布局上面，最终的电路还算合格。2.在调试过程中式最难熬的，首先我遇到了串联线路不通，芯片工作不正常，拐角腿之间偶尔短路等。

7、经过检查知道面包板内部出现问题，所以，我采用直接用导线代替面包板底部金属片的方法连接线路，效果还算可以。3.有时因为操作不当还会损坏器件，我检查器件是否正常我采用了人为加入输入信号，测量输出信号的方法，庆幸的是在我的设计中位出现损坏器件的事情。八. 分析与实验心得： 新颖，复杂，紧张，实用诠释了这次实习。 数字电路课程设计，是一次理论与实际的完美结合，在本次实习中，我们不仅承担着设计者的角色，也承担着实施者的责任。心中至美的产品如何才能变成手上的实物，在此次实习中，我深刻的体会到这一过程的不易，也全面的领会了其中的精髓。一个缜密的思维，一个正确的心态将是这次实习必备的条件。 在此之前，我仅仅是

8、道听途说课程设计是相当有难度的，但未曾亲身经历，也便没有太多的压力。直到实习的第一天，老师阐述了实习的一些要求，这时才恍然大悟。这次实习可以说是彻头彻尾的改变了以前的实习模式，不再是简单乏味，不再是按部就班，也不再是草草了事。本次实习需要的是全身心的投入，运用平时所学的知识，尽一切可能做到自己心中的完美。看似简单的三个课题：交通灯设计，数字抢答器设计，多路彩灯设计。这仅仅是表面，怎样能用简单的74系列芯片设计出这样的功能是我们的最高任务。我认为将会有许多挑战等着我们。 根据老师分配，我所要设计的是多路彩灯大家一致认为最简单的一项课题。可是于我却不这样认为，没一个课题都有它研究偏重的方面。前两者

9、可以认为是重在计数而第三项却是主在状态。怎样能把复杂的状态转换成彩灯的花样是需要认真研究的。不仅如此，创新更是能从第三项课题中体现出来，不同的花样，不同的节拍，看似简单，可内里却饱含着设计者无尽的心血。由于对实验的出发点是好的、所以我并未有负面的影响，专心的投入到我的设计当中，全新的花样将是我设计的主旨，无屑的设计将是我最终的成功。 在老师的指导下，我们开始了寻找资料、仿真软件的事情当中。但，盲目却在这里体现了。大多数的同学都成了无头苍蝇，开始在网上搜索相应的答案。课大海捞针谈何容易；还有些同学开始联系学长，想找些帮助，可这样实习的目的就错了，作用也将大打折扣。种种迹象表明，当让学生们自己动手

10、设计一件产品的时候，所学的一切知识都被忘在脑后，一切的思绪都被打乱了，学生能力的欠缺在此时被一览无余。当然，我也不例外。但，经过调整，我开始静下心来思考我的课题，我认为：一个设计者必须要有缜密的思维能力以及良好的心态。所以，以后的时间，我开始对我的课题进行分解，将大的问题分解成各小块的部分来逐个击破。设计的过程也是一个改正错误的过程，在没有设计经验的前提下，我的设计漏洞百出，从状态着手，可是状态的节拍却被忘在了脑后。所以，我们只能根据芯片的功能来制定节拍，确定花样。但这也仅仅是初步的，在整个设计的环节我的花样改变了许多次，不是因为器件不够就是因为节拍不对。虽然有些凌乱但也未出现大的错误，根据老

11、师的要求，我们的设计时间只有两天，第三天就应该是领器件进行实物搭建的环节了。可对于我却有些紧张，因为我的电路图却还是处于框架阶段，花样间的过渡仍未能做到自然有序。不知道我的同学们都是怎样找的？许多完整的电路图已经沸沸扬扬了，但是，若仅仅是按照电路图上所描述的，我认为此次实习的作用将会大大降低。所以，我还是坚持走自己的设计路线，尽量设计出与众不同的效果来，若要这样，那么我的时间就变得紧张起来了。一步步的，我的设计完成了，但第三个花型的实现仍有些复杂，也是由于时间的原因我无法再继续进行设计了，已经星期四了，我必须开始动手做自己的板子了，这也是禁不住外界的影响吧！我确实有些着急了。可以说我犯下了实习

12、以来的第一个大错。既然已经投入到了实物阶段，那么怎样能将自己的板子做到美观而又实际变成了新的难题，空间的想象力在此刻也发挥到了极至。历时一天，我的板子以其整齐有序的样式产生了，看似漂亮，但能否正常工作成了我心中最放不下的一块大石头，沉甸甸的期盼全寄托在了这一块面包板上。同上电源，我的期望变成了失望，板子上除了CP脉冲正常工作以外，几乎没有一块部件是理想状态的，不仅是我，所有的同学都遇到了相同的问题：为什么仿真可以出来效果而实际线路却出现了问题？大家都期望有一个人可以解决自己的困惑，但这个人不存在，因为设计的思路是不同的，要让一个人读懂自己的设计思路也是不易的，有怎能容易找出自己线路上的漏洞呢？

13、我们能做的只有静下来一块一块的分析自己的线路，逐个逐个的排查问题。而此时也正是检查一名设计者心态的时刻。如何才能以一个良好的心态来面对种种问题是这个阶段的重点。检查线路确实很是难熬，但实习的重点也在这里。认真的检查不仅能发现自身设计中的缺陷，也能更彻底的熟悉自己设计的每一个模块的作用。经过两天的检查，在同学中普遍流传着一种说法：面包板问题严重。当然，这也是我所认为的，认真想过之后也便明白，这样的板子就是为了增加我们实习的难度，如何处理这些问题，如何全新布局电路？也便成了另外一个考点，避开板子中子以为破损严重的地方，自己动手尽力弥补板子的不足等等都将充分调动起我们的动手能力，这样的实习是难了一点

14、，但之后的收获将增加很多。排查线路的时间占我整个实习的一半多时间，许许多多的问题出现了，许许多多的问题被排除了，也有许许多多的同学已经通过了验收。而我的板子却任然使我无可奈何，但庆幸的是我的设计大部分的功能可以实现，如：花型的交替，节拍的变换等，也就是说老师的考点还算完成了，但不如人意的是我的花型却仅仅只有两个，因为在细心的排查当中我发现面包板局部内部有去年实习中留下的导线，芯片拐角腿之间有时竟然是通路而摇晃面包板之后此现象有在其他地方出现了。所以我确定了问题的所在，由于时间紧迫，我不得不放弃解决这一问题，最终遗憾的将这样的结果交给老师验收。可以说这次实习以近乎失败而告终，心中很是不快。但是，

15、我坚信：我的收获不会比别人少，因为我考虑了太多的问题，我努力了，我投入了！总之，在这次实习中，我深刻的体会到了将理论应用于实际的过程的不易，吸取了许多宝贵的经验，感受到了成功的喜悦与失败的苦楚。在这段时间里，我以一个设计者的心态，一个设计者的思维在工作，我明白更多，我收益很大！九参考文献。王毓银 数字电路逻辑设计 高等教育出版社数字电路试验指导书西安邮电学院 数字电路课程设计 成绩鉴定表学生姓名 班级/学号承担任务实验室（单位）电路与电子技术基础教学部所在部门电子工程学院实施时间2011年12月19日 2011年12月30日具体内容第一周讲授数字电路的设计方法及需要注意的问题；选定题目，并设计电路，完成电路设计；电路仿真；领取元器件，开始组装电路；第二周组装电路;老师验收电路;写实验报告；实验总结；成绩鉴定学习内容（40分）基本功能完成情况（25分）扩展功能完成情况（10分）其它（5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（40分） 报告内容与实践过程紧密结合（20分）报告质量(主题、结构、观点、逻辑、资料、字数 20分)评阅教师姓名张春茗职称讲师成绩评语 评阅教师签字 年 月 日