數(shù)字邏輯彩燈實(shí)驗(yàn)報(bào)告.docx

數(shù)字邏輯電路實(shí)驗(yàn)報(bào)告實(shí)驗(yàn)： 彩燈 姓名： 郭兵權(quán) 學(xué)號(hào)： 120341108 12級(jí) 計(jì)算機(jī) 系 A 班郵箱： 時(shí)間：2014年9月一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)現(xiàn)彩燈的效果?；竟δ埽?、有4種不同的花樣變化，每種花樣持續(xù)一定時(shí)間自動(dòng)換成下一個(gè)花樣，自動(dòng)循環(huán)變換。2、用8路LED燈來(lái)輸出。即每種花樣都由8路LED燈來(lái)顯示花樣的變化。擴(kuò)展功能：1、能顯示花樣的種數(shù)。即給每種花樣賦予相應(yīng)的編號(hào)，當(dāng)此種花樣運(yùn)行的時(shí)候，在數(shù)碼管上顯示相應(yīng)的編號(hào)。2、花樣的選擇可以控制。即可以通過(guò)按鍵來(lái)選擇輸出的花形，并且和自動(dòng)循環(huán)自由切換。三、 實(shí)驗(yàn)器材/環(huán)境編寫(xiě)環(huán)境：Quartus ；運(yùn)行環(huán)境：EDA實(shí)驗(yàn)箱芯片：74LS160（十進(jìn)制計(jì)數(shù)器） ,74LS161（十六進(jìn)制計(jì)數(shù)器）74LS153（雙四選一數(shù)據(jù)選擇器） ,74LS164（八位移位寄存器）74LS47（47七段數(shù)碼管譯碼器）四、 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路我將實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)為四個(gè)模塊：分頻器，周期控制模塊，花型控制顯示模塊，數(shù)碼管顯示模塊?？偟脑O(shè)計(jì)思路如下：數(shù)碼管顯示分頻器周期控制LED花型顯示48Mhz首先，48Mhz的脈沖輸入到邏輯電路，然后通過(guò)分頻器分出需要的頻率，由這個(gè)頻率來(lái)控制之后每個(gè)LED燈亮的時(shí)間。之后的周期控制模塊對(duì)脈沖進(jìn)行進(jìn)一步的分頻，將周期調(diào)整為一定的時(shí)間，這個(gè)時(shí)間就是每種花型運(yùn)行的時(shí)間，同時(shí)也控制七段數(shù)碼管在某個(gè)周期內(nèi)顯示出某個(gè)數(shù)字。下圖為Quartus中總的模塊設(shè)計(jì)：五、 詳細(xì)過(guò)程（驗(yàn)收實(shí)驗(yàn)的過(guò)程）分頻器模塊：這個(gè)模塊用到了兩個(gè)74LS161芯片，六個(gè)74LS160芯片，首先48Mhz脈沖通過(guò)第一片被改為3進(jìn)制的74LS161，輸出的脈沖為16Khz，同時(shí)將該脈沖輸入六個(gè)串聯(lián)的74LS160，之后脈沖變?yōu)榱?6hz，同時(shí)將該脈沖輸入74LS161，脈沖變?yōu)榱?hz。數(shù)學(xué)設(shè)計(jì)公式：48Mhz310101010101016=1hz.周期控制模塊：將經(jīng)過(guò)分頻器得到的1hz脈沖再輸入一個(gè)74LS161，得到一個(gè)周期為16s的脈沖，這個(gè)脈沖再輸入一個(gè)改造為四進(jìn)制的74LS160，最后兩位為輸出，這樣就可以使這個(gè)計(jì)數(shù)器每經(jīng)歷一個(gè)輸入的脈沖，就計(jì)數(shù)一次，也就是說(shuō)，每隔16s計(jì)數(shù)器的值加1，從0000000100100011之后回到0000繼續(xù)循環(huán)，這也是為下一步控制每種花色產(chǎn)生的周期?；ㄐ涂刂颇K：將由分頻器得到的1hz脈沖輸入到一個(gè)74LS161，通過(guò)列出真值表可設(shè)計(jì)出之后的四個(gè)輸出控制的4種花型：一個(gè)LED亮往后每秒移動(dòng)一個(gè)位置，兩個(gè)LED亮往后每秒移動(dòng)一個(gè)位置，四個(gè)LED亮往后每秒移動(dòng)一個(gè)位置，八個(gè)LED亮往后每秒移動(dòng)一個(gè)位置。將這四個(gè)輸出輸入到一個(gè)74LS153的四個(gè)被選擇端，選擇端則接的是周期控制模塊的兩個(gè)輸出，這樣，當(dāng)周期控制模塊的計(jì)數(shù)器每隔16s計(jì)數(shù)加一的時(shí)間段內(nèi)，74LS153每秒都能夠選擇同一個(gè)被選擇端這一秒的狀態(tài)，同時(shí)將該秒的狀態(tài)輸入到一個(gè)74LS164，并且寄存下來(lái)，所以每種花型顯示的周期為16s。八位移位寄存器的輸出接八個(gè)LED燈，就可以顯示出花型。數(shù)碼管顯示模塊：兩個(gè)輸入接的是周期控制模塊的兩個(gè)輸出，這兩個(gè)為00至11的輸入，可以通過(guò)74LS47來(lái)將它們轉(zhuǎn)化為十進(jìn)制并且顯示在數(shù)碼管上，也就是在一個(gè)16s內(nèi)，數(shù)碼管就可以顯示一個(gè)特定的編號(hào)。最后將小數(shù)點(diǎn)位和另外七個(gè)七段數(shù)碼管接高電平，控制顯示的時(shí)候只有一位數(shù)，這樣就實(shí)現(xiàn)了每種花型顯示的時(shí)候，都能夠顯示它的編號(hào)。六、 實(shí)驗(yàn)結(jié)果通過(guò)幾天的不斷求知和探索，我實(shí)現(xiàn)了這個(gè)實(shí)驗(yàn)的基本功能：1、有4種不同的花樣變化，每種花樣持續(xù)一定時(shí)間自動(dòng)換成下一個(gè)花樣，自動(dòng)循環(huán)變換。2、用8路LED燈來(lái)輸出。即每種花樣都由8路LED燈來(lái)顯示花樣的變化。以及一個(gè)擴(kuò)展功能：能顯示花樣的種數(shù)。即給每種花樣賦予相應(yīng)的編號(hào)，當(dāng)此種花樣運(yùn)行的時(shí)候，在數(shù)碼管上顯示相應(yīng)的編號(hào)。遺憾的是由于知識(shí)水平和時(shí)間有限，未完成第二個(gè)擴(kuò)展功能：花樣的選擇可以控制。即可以通過(guò)按鍵來(lái)選擇輸出的花形，并且和自動(dòng)循環(huán)自由切換。七、 實(shí)驗(yàn)中遇到的問(wèn)題及解決方案在做這個(gè)實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，我遇到了很多問(wèn)題，我下面羅列了幾個(gè)有代表性的。首先是對(duì)數(shù)字邏輯知識(shí)的遺忘，在剛拿到實(shí)驗(yàn)要求的時(shí)候，可以說(shuō)是一頭霧水，一個(gè)暑假，可以說(shuō)我當(dāng)時(shí)已經(jīng)忘了數(shù)字邏輯是什么概念，連分頻器都不知道是什么了，不過(guò)沒(méi)辦法，為了完成實(shí)驗(yàn)，只能硬著頭皮去復(fù)習(xí)數(shù)字邏輯的知識(shí)，也完成了分頻器的設(shè)計(jì)。其次是花型的設(shè)計(jì)，剛開(kāi)始設(shè)計(jì)時(shí)想不到用什么方法去控制，后來(lái)上網(wǎng)查閱了一些資料，自己也設(shè)計(jì)出了這四種簡(jiǎn)單的花型。還有如74LS47芯片的使用方法，最終都通過(guò)查閱資料解決了。八、 實(shí)驗(yàn)的啟示短短一種，但是這個(gè)實(shí)驗(yàn)卻讓我得到了很多啟示。不僅數(shù)字邏輯的知識(shí)得到了復(fù)習(xí)，同時(shí)還將這些知識(shí)運(yùn)用到了實(shí)踐當(dāng)中；這也教會(huì)了我一個(gè)道理，學(xué)習(xí)沒(méi)有終點(diǎn)，學(xué)習(xí)過(guò)的知識(shí)不能丟，需要的時(shí)候才能拿出手來(lái)用；我對(duì)于這些