彩燈控制器一 數(shù)字電路設(shè)計(jì)報(bào)告new

1、設(shè)計(jì)題目彩燈控制器一設(shè)計(jì)要求1有八只LED，L0L72顯示順序如下表3顯示間隔為0.25S，0.5S，1S，2S可調(diào)。序號L0L1L2L3L4L5L6L70111111101011111112101111113110111114111011115111101116111110117111111018111111109111111111001111111110011111112000111111300001111140000011115000000111600000001170000000018100000001911000000201110000021111100002211111000231

2、1111100241111111025100000002601000000270010000028000100002900001000300000010031000000103200000001設(shè)計(jì)電路1、顯示部分： 如下圖所示，顯示部分由兩個(gè)194移位寄存器組成。其中，將第一塊的OD接到另一塊的SR中，構(gòu)成一個(gè)8位移位寄存器。兩塊芯片的SO接高電平，S1先通過開關(guān)再分別接高電平和低電平。預(yù)置時(shí)（第一塊芯片的ABCD與及第二塊的ABC接高電平，第二塊的D接低電平，這里省略），接通J1；工作時(shí)，接通J2。2、高低電平產(chǎn)生部分：仔細(xì)觀察設(shè)計(jì)要求，發(fā)現(xiàn)寄存器先后右移了8個(gè)高電平，然后是8個(gè)低電平，然

3、后再是8個(gè)高電平，且在24個(gè)脈沖的時(shí)候寄存器清零，從第25個(gè)開始，又是8個(gè)低電平。16進(jìn)制計(jì)數(shù)器161剛好能滿足要求，在161計(jì)數(shù)過程中，輸出從0000變化到1111，其最高位輸出剛好是8個(gè)低電平，然后是8個(gè)高電平，再是8個(gè)低電平，由于要求是先8個(gè)高電平，所以要在輸出端加一個(gè)非門，然后再接到第一塊191的SR.。 3、脈沖產(chǎn)生部分： CD4060是14級二進(jìn)制串行計(jì)數(shù)/分頻器，它有14個(gè)輸出端，分別輸出2分頻、4分頻，8分頻最大是216分頻，用頻率為32768的晶振，在Q13可獲得周期為0.25S的脈沖，Q14可獲得周期為0.5S的脈沖。設(shè)計(jì)電路然后再在Q14后接兩個(gè)D觸發(fā)器可獲得周期分別為1

4、S和2S的脈沖。4、清零部分 仔細(xì)觀察電路設(shè)計(jì)要求發(fā)現(xiàn)：在第24與25個(gè)脈沖之間，移位寄存器需要清一次零。當(dāng)?shù)?4個(gè)脈沖到來后，led7剛剛好經(jīng)歷三次由低電平到高電平的變化（即由熄滅到亮），即相當(dāng)于發(fā)出了三個(gè)上升沿脈沖（包括預(yù)置的時(shí)候有一次）。如下圖右邊部分，是一塊161計(jì)數(shù)器，當(dāng)三個(gè)上升沿到來后，OA和OB同時(shí)為高電平，即計(jì)數(shù)器輸出為0011。電容C1和電阻R1構(gòu)成延時(shí)電路，根據(jù)公式算的延時(shí)時(shí)間為0.9s。延時(shí)電路解決了兩個(gè)問題：第一是OB和OA在由01變到10的時(shí)候，會(huì)產(chǎn)生競爭，有一瞬間會(huì)出現(xiàn)11的情況，從而導(dǎo)致移位寄存器提前清零；第二是在第24個(gè)脈沖到來后的一瞬間，移位寄存器立即清零，導(dǎo)

5、致led7亮的時(shí)間很短，幾乎觀察不到。5、電路的連接 將輸出地脈沖同時(shí)接到兩塊194和一塊161的clk即可。電路開始工作前，先接通脈沖源（4選1），然后接上J1，對移位寄存器進(jìn)行預(yù)置；然后斷開J1的同時(shí)，接上J2，發(fā)光二極管即開始按照規(guī)定的方式發(fā)光。電路仿真與改進(jìn)1、本次實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)采用Multisim進(jìn)行仿真。第一次仿真時(shí)，電路脈沖通過555定時(shí)器構(gòu)成的電路產(chǎn)生，仿真結(jié)果正常，電路正常工作，在沒有電阻R1和電容C1的情況下，沒有出現(xiàn)競爭的現(xiàn)象。芯片引腳空載時(shí)為低電平。2、仿真后，到實(shí)驗(yàn)室采用數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)箱進(jìn)行連線試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)用555定時(shí)器構(gòu)成的脈沖電路所產(chǎn)生的脈沖不穩(wěn)定，從而導(dǎo)致計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)不準(zhǔn)。

6、另外，清零電路產(chǎn)生了競爭，清零時(shí)間不對。3、電路的改進(jìn)：脈沖產(chǎn)生電路改為由頻率為32768HZ的晶體振蕩器和分頻芯片CD4060構(gòu)成，產(chǎn)生的脈沖波形非常穩(wěn)定；加了由R1和C1構(gòu)成的延時(shí)電路，解決了清零電路的競爭問題。收獲與體會(huì) 本人在開學(xué)前半個(gè)月回校并正式開始設(shè)計(jì)電路，一開始認(rèn)真觀察電路要求，找規(guī)律，靈感更多來自睡前的那一段時(shí)間。然后開始用軟件進(jìn)行仿真，仿真前，學(xué)習(xí)使用軟件也花了相當(dāng)長的時(shí)間，從multisim和ultiboard到altium designer，從仿真到制版，學(xué)到了不少東西，尤其是multisim，有這個(gè)軟件仿真給電路的設(shè)計(jì)帶來了很大的方便。不過模擬跟現(xiàn)實(shí)還是有區(qū)別的，例如161芯片，模擬的時(shí)候是下降沿有效，但實(shí)際買的芯片是上升沿有效。 接著是查找具備相關(guān)功能的芯片時(shí)，了解了許多沒學(xué)過的IC的功能，為以后的電路設(shè)計(jì)打下了一定的基礎(chǔ)。感謝大學(xué)城小賽格這個(gè)網(wǎng)站提供了大量芯片的功能表和引腳圖。其實(shí)在剛剛開始的時(shí)候，本人是采用刻制電路版的，但由于種種原因失敗了，最后決定采用萬用板焊接，使自身的焊接工藝也有了一定的提高。由于本人能力有限，這次設(shè)計(jì)的電路仍存在比較大的缺陷，如電路不能實(shí)現(xiàn)全部循環(huán)，彩燈再按相應(yīng)要求發(fā)亮了一遍之后，只能在18到32步間循環(huán)，如要再按要求發(fā)亮，必須對移位寄存器和計(jì)數(shù)器進(jìn)行重新預(yù)置。