彩燈循環(huán)顯示控制器課程報(bào)告綜述

1、課程設(shè)計(jì)課程名稱數(shù)字邏輯課程設(shè)計(jì)題目名稱 彩燈循環(huán)顯示 學(xué)生學(xué)院 自動(dòng)化 專業(yè)班級(jí) 學(xué) 號(hào) 學(xué)生姓名 指導(dǎo)教師2015 年6 月17 日廣東工業(yè)大學(xué)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書題目名稱彩燈循環(huán)控制器學(xué)生學(xué)院自動(dòng)化學(xué)院專業(yè)班級(jí)姓名學(xué)號(hào)一、課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容設(shè)計(jì)一個(gè)彩燈循環(huán)控制器。二、課程設(shè)計(jì)的要求與數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)要求包括：1. 10路彩燈分別用10個(gè)發(fā)光二極管Lo、Li.丄9模擬，發(fā)光二極管Lo、Li.丄9從左到 右排列。2. 要求顯示四種不同的花型：1) 10路彩燈按照Lo、Li.L9的順序輪流點(diǎn)亮。2) 10路彩燈按照先偶數(shù)次燈、后奇數(shù)次燈的順序輪流點(diǎn) 亮。3) 10路彩燈按照L0L1亮、L1 L2亮、L2L3亮、

2、讓8L9的 順序輪流點(diǎn)亮。4) 10 路彩燈按照 L0L9、L1L8、L2L7、L3L6、L4L5 的順序 依次點(diǎn)亮，然后按相反的順序依次滅掉。以上四種花型一直反復(fù)循環(huán)顯示。3. 該控制電路設(shè)有啟動(dòng)和復(fù)位按鈕。按下復(fù)位按鈕，全部燈滅。按下啟動(dòng)按鈕，彩燈開 始按上述規(guī)律變化。三、課程設(shè)計(jì)應(yīng)完成的工作1、解讀彩燈循環(huán)控制器所需實(shí)現(xiàn)的功能，制定功能框圖；2、查找合適的芯片；3、根據(jù)題目要求設(shè)計(jì)電路；DE2板4、 上機(jī)使用 Quartusll畫圖、分配管腳、模擬仿真、下載等，調(diào)試電路(需配合操作，在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行）；5、完成實(shí)驗(yàn)要求，向任課老師答辯；6、按要求撰寫課程設(shè)計(jì)報(bào)告，包含必要的文件和文檔。四、課

3、程設(shè)計(jì)進(jìn)程安排序號(hào)設(shè)計(jì)各階段內(nèi)容地點(diǎn)起止日期1選擇課程設(shè)計(jì)題目， 分析題目要求及熟悉實(shí)驗(yàn)軟件實(shí)驗(yàn)2號(hào)樓214、212星期一2查閱資料，提出設(shè)計(jì)方案并討論，設(shè)計(jì)電路實(shí)驗(yàn)2號(hào)樓214、212星期二3進(jìn)行原理圖輸入并調(diào)試電路實(shí)驗(yàn)2號(hào)樓214、212星期三4調(diào)試電路、改進(jìn)實(shí)驗(yàn)2號(hào)樓214、212星期四5下載并檢查實(shí)驗(yàn)2號(hào)樓214、212星期五五、應(yīng)收集的資料及主要參考文獻(xiàn)計(jì)劃完成日期:年 月 日基層教學(xué)單位責(zé)任人簽章:發(fā)出任務(wù)書日期：年月日指導(dǎo)教師簽名：主管院長(zhǎng)簽章:摘要該設(shè)計(jì)采用了 74192 計(jì)數(shù)器，7442譯碼器， 74153 多路選擇器來(lái)實(shí)現(xiàn)彩燈循環(huán)的 控制。彩燈循環(huán)電路的實(shí)質(zhì)是由計(jì)數(shù)器產(chǎn)生一

4、系列計(jì)數(shù)， 經(jīng)過(guò)譯碼器， 多路選擇 器后變成一系列有規(guī)律的序列，最后由LED燈顯示出來(lái)。其中有規(guī)律的序列包括 自然序列，偶數(shù)序列與奇數(shù)序列還有兩個(gè)移動(dòng)循環(huán)序列。關(guān)鍵詞：計(jì)數(shù)器，譯碼器，多路選擇器目錄1. 設(shè)計(jì)內(nèi)容和要求： 510路彩燈分別用10個(gè)發(fā)光二極管Lo、Li.L 9模擬 錯(cuò)誤!未定義書簽。按要求顯示四種不同的花型 錯(cuò)誤!未定義書簽。該控制電路應(yīng)有啟動(dòng)和復(fù)位按鈕 52. 總體設(shè)計(jì)思路及設(shè)計(jì)方案 63. 各模塊電路設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 73.1 計(jì)數(shù)電路單元 73.2 編碼單元電路 83.2.1 自然序列顯示電路 83.2.2 奇數(shù)序列和偶數(shù)序列 93.2.3 花形 3單元電路103.3 指示燈顯示

5、電路 124實(shí)驗(yàn)結(jié)果135.總結(jié)13參考文獻(xiàn)： 錯(cuò)誤!未定義書簽。1. 設(shè)計(jì)內(nèi)容和要求：設(shè)計(jì)要求包括：1. 10路彩燈分別用10個(gè)發(fā)光二極管Lo、Li.丄9模擬，發(fā)光二極管Lo、Li.丄9從左到 右排列。2. 要求顯示四種不同的花型：1) 10路彩燈按照Lo、Li.L9的順序輪流點(diǎn)亮。2) 10路彩燈按照先偶數(shù)次燈、 后奇數(shù)次燈的順序輪流點(diǎn) 亮。3) 10路彩燈按照 L0L1亮、L1 L2亮、L2L3亮、L 8L9的 順序輪流點(diǎn)亮。4) 10 路彩燈按照 L0L9、L1L8、L2L7、L3L6、L4L5 的順序 依次點(diǎn)亮，然后按相反的順序依次滅掉。以上四種花型一直反復(fù)循環(huán)顯示。3. 該控制電路

6、設(shè)有啟動(dòng)和復(fù)位按鈕。按下復(fù)位按鈕，全部燈滅。按下啟動(dòng)按鈕，彩燈開 始按上述規(guī)律變化。按下復(fù)位按鈕，全部數(shù)碼管自動(dòng)清零顯示數(shù)字0”；按下啟動(dòng)按鈕，彩燈按上述規(guī)律變化。2. 總體設(shè)計(jì)思路及設(shè)計(jì)方案本次設(shè)計(jì)總電路由計(jì)數(shù)電路，編碼單元電路，指示燈電路和數(shù)碼管顯示電路 組成，其總電路結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示：2.總體設(shè)計(jì)思路及設(shè)計(jì)方案多路選擇器L E D 燈本次設(shè)計(jì)總電路由計(jì)數(shù)電路，編碼單元電路和指示燈電路組成，其總電路結(jié)構(gòu) 框圖如圖1所示：計(jì) 數(shù) 電 路圖1首先輸入脈沖信號(hào)和開始信號(hào)，計(jì)數(shù)電路產(chǎn)生 0 9的四位二進(jìn)制計(jì)數(shù)，這 四位二進(jìn)制計(jì)數(shù)分別送到編碼單元的各個(gè)電路，從而產(chǎn)生四個(gè)不同的花形，再 由計(jì)數(shù)電路控

7、制四個(gè)花形按順序輸出。其總電路圖如圖2所示：3.各模塊電路設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)3.1計(jì)數(shù)電路單元該電路單元用74192計(jì)數(shù)器來(lái)實(shí)現(xiàn)。74192是雙時(shí)鐘十進(jìn)制計(jì)數(shù)器。本電路 用74192來(lái)實(shí)現(xiàn)0000-1001的十進(jìn)制計(jì)數(shù)，同時(shí)用另外一個(gè) 74192的低兩位來(lái)實(shí)現(xiàn)四個(gè)花形的順序輸出。其電路圖如圖 3所示:LDNA B 0DOi L5 asAlQBcQC口CO |匸mi |uECU E1 SR_1:-lLLLLLLLipCiCCONBON3.2編碼單元電路 321自然序列顯示電路由于該設(shè)計(jì)的計(jì)數(shù)單元本身就是十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，可以直接輸出自然序列 這個(gè)序列的狀態(tài)如表1：DCBAL9.L8 丄 7.L6 .L 5.

8、L 4 L3.L2.L1.L000000 0 0 0 0 0 0 0 0 100010 0 0 0 0 0 0 0 1 000100 0 0 0 0 0 0 1 0 000110 0 0 0 0 0 1 0 0 001000 0 0 0 0 1 0 0 0 00101丁0 0 0 0 1 0 0 0 0 001100 0 0 1 0 0 0 0 0 001110 0 1 0 0 0 0 0 0 010000 1 0 0 0 0 0 0 0 010011 0 0 0 0 0 0 0 0 0表1但為了實(shí)現(xiàn)四個(gè)花形的順序輸出，該自然序列顯示電路還是要經(jīng)過(guò)7442譯碼器和74153多路選擇器。7442

9、譯碼器的作用在于將4位BCD碼的10組代碼翻 譯成10個(gè)與十進(jìn)制數(shù)字符號(hào)對(duì)應(yīng)的輸出信號(hào)，圖中輸入端ABC助8421碼，輸出端O0N O9N分別代表十進(jìn)制數(shù)字09。74153是個(gè)雙4路選擇器，其功能是 選擇輸出四個(gè)編碼單元電路的值。本電路中用了5個(gè)74153來(lái)選擇輸出四個(gè)花形。74153的器件上用1C0和2C0來(lái)連接對(duì)應(yīng)的輸出端 OON-O9N當(dāng)74153器 件的A和B為00時(shí)，順序輸出自然序列的值。最后經(jīng)過(guò) LED丁顯示出來(lái)。如圖 4所示：322偶數(shù)序列和奇數(shù)序列本次設(shè)計(jì)所使用的計(jì)數(shù)單元本身就是一個(gè)十進(jìn)制計(jì)數(shù)器， 因此可以用錯(cuò)位的 方法來(lái)實(shí)現(xiàn)奇數(shù)序列和偶數(shù)序列的輸出，所使用的元件仍然是 744

10、2譯碼器和 74153多路選擇器。7442譯碼器的使用方法跟自然序列所使用的方法一樣， 只是74153選擇器的接法不同 這個(gè)序列的狀態(tài)如表2：DCBAL9.L8 丄 7.L6 丄 5.L4. L3.L2.L1.L000000 0 0 0 0 0 0 0 0 100010 0 0 0 0 0 0 1 0 000100 0 0 0 0 1 0 0 0 000110 0 0 1 0 0 0 0 0 001000 1 0 0 0 0 0 0 0 001010 0 0 0 0 0 0 0 1 001100 0 0 0 0 0 1 0 0 001110 0 0 0 1 0 0 0 0 010000 0 1

11、 0 0 0 0 0 0 010011 0 0 0 0 0 0 0 0 0表2本次設(shè)計(jì)中用了五個(gè)74153選擇器來(lái)實(shí)現(xiàn)10個(gè)狀態(tài)的輸出。其中從上到下 分別代表10個(gè)狀態(tài)輸出組。如圖5所示。為了實(shí)現(xiàn)偶數(shù)序列和奇數(shù)序列的輸出， 就讓7442的第一個(gè)輸出連接到第一個(gè) 74153的1C1, 7442的第二個(gè)輸出連接到 第二個(gè)74153的1C1, 7442的第三個(gè)輸出 02N連接到第三個(gè)74153的1C1, 7442 的第四個(gè)輸出03h連接到第四個(gè)74153的1C1, 7442的第五個(gè)輸出04N連接到 第五個(gè)74153的1C1, 7442的第六個(gè)輸出 05N連接到第一個(gè)74153的2C1, 7442 的

12、第七個(gè)輸出06h連接到第二個(gè)74153的2C1, 7442的第八個(gè)輸出07N連接到 第三個(gè)74153的2C1, 7442的第九個(gè)輸出08N連接到第四個(gè)74153的2C1, 7442 的第十個(gè)輸出09h連接到第五個(gè)74153的2C1,這樣經(jīng)過(guò)74153后輸出的序列為 0, 2, 4, 6, 8, 1, 3, 5, 7, 9。323花形3單元電路本次設(shè)計(jì)所使用的計(jì)數(shù)器是十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，為了按照順序01, 12, 23, 34,45, 56，67，78, 89的輸出，可以使用相關(guān)聯(lián)的方法，使某一個(gè)變量關(guān)聯(lián)下一個(gè)變量，從而達(dá)到兩個(gè)變量同時(shí)輸出。這里使用了10個(gè)與門。這個(gè)序列的狀態(tài)如表3：DCBAL9.L

13、8 丄 7.L6 丄 5.L4. L3.L2.L1.L000000 0 0 0 0 0 0 0 1 100010 0 0 0 0 0 0 1 1 000100 0 0 0 0 0 1 1 0 000110 0 0 0 0 1 1 0 0 001000 0 0 0 1 1 0 0 0 001010 0 0 1 1 0 0 0 0 001100 0 1 1 0 0 0 0 0 001110 1 1 0 0 0 0 0 0 010001 1 0 0 0 0 0 0 0 0本次設(shè)計(jì)使用的計(jì)數(shù)器是十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，為了實(shí)現(xiàn) 09, 18, 27, 36, 45順序依 次點(diǎn)亮，再反序依次滅掉的序列，要使用與門

14、來(lái)實(shí)現(xiàn)。這個(gè)序列的狀態(tài)如表4：DCBAL9.L8 丄 7.L6 丄 5.L4. L3.L2.L1.L000001 0 0 0 0 0 0 0 0 100011 1 0 0 0 0 0 0 1 100101 1 1 0 0 0 0 1 1 100111 1 1 1 0 0 1 1 1 101001 1 1 1 1 1 1 1 1 101011 1 1 1 0 0 1 1 1 101101 1 1 0 0 0 0 1 1 101111 1 0 0 0 0 0 0 1 110001 0 0 0 0 0 0 0 0 1表4由表中可以看出 0000和 1000, 0001 和 0111, 0010和 0

15、110, 0011 和 0101 的輸出是一樣的，因此可以相關(guān)聯(lián)在一起，使用與門。如圖中O0N與O8N用一個(gè)與門連起來(lái)，O1N和O7N O2N和O6N O3N和O5N都分別用一個(gè)與門連起來(lái)。 為了實(shí)現(xiàn)一次輸出后，下次輸出時(shí)上次輸出的燈還同時(shí)亮，必須用與門把本次的輸出連接到上一次的輸出。如圖7所示。3.3LED燈顯示電路這個(gè)指示燈顯示電路就由10個(gè)輸出管來(lái)實(shí)現(xiàn)。這10個(gè)輸出管分別對(duì)應(yīng)于5個(gè)74153的10個(gè)輸出變量。如圖8所示:好斤my沖h1I-i5 i N .借序 二4實(shí)驗(yàn)結(jié)果完成總電路圖后，經(jīng)編譯無(wú)誤后，加載到DE2板，然后運(yùn)行。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下:10 路彩燈能在編號(hào)依次所要求的四種花形下點(diǎn)亮，

16、10個(gè)數(shù)碼管能依次顯示相應(yīng)的數(shù)字，且不斷循環(huán)，每個(gè)數(shù)字顯示時(shí)間相等；并且該控制電路有啟動(dòng)、復(fù) 位按鈕。按下復(fù)位按鈕， 返回初始態(tài)； 按下啟動(dòng)按鈕， 彩燈開始按上述規(guī)律變化。5.總結(jié)一開始看到任務(wù)要求， 看起來(lái)每個(gè)部分花形電路都能解決， 因?yàn)樵谡n堂上自 認(rèn)為對(duì)那些芯片都了解了，而且有過(guò)幾次實(shí)驗(yàn)的經(jīng)驗(yàn)，基本掌握了方法去設(shè)計(jì)。 不過(guò)實(shí)際中在設(shè)計(jì)這個(gè)電路的時(shí)候遇到了很多問(wèn)題，例如:怎樣切換四種花形， 怎樣能使 10 路彩燈能夠自動(dòng)循環(huán)點(diǎn)亮，怎樣使彩燈顯示奇數(shù)偶數(shù)數(shù)字。第四種 花形的設(shè)計(jì)循環(huán)。 最后經(jīng)過(guò)上網(wǎng)查找資料， 了解芯片的功能， 在草稿紙上一遍又 一遍的畫出電路圖，經(jīng)過(guò)化簡(jiǎn)后終于在軟件 Quart

17、us U上做出相應(yīng)的電路圖。 基本按要求完成了其功能， 具有復(fù)位， 啟動(dòng)按鈕控制， 啟動(dòng)后 led 燈按相應(yīng)花形 變化。在這次的課程設(shè)計(jì)中， 我收獲很大， 我認(rèn)為要做好這些實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)首先最重要 的是上課跟上老師的節(jié)奏， 認(rèn)真了解掌握理論知識(shí)與一些學(xué)習(xí)方法。 只要上課聽 了自己絕對(duì)有能力解決設(shè)計(jì)中的問(wèn)題。 書本上內(nèi)容很多看你怎么用， 真正地去設(shè) 計(jì)一個(gè)電路并實(shí)現(xiàn)它就是對(duì)我們學(xué)習(xí)成果最好的檢驗(yàn)。 而這次的課程設(shè)計(jì)真正讓 我們通過(guò)自己的知識(shí)和努力， 通過(guò)自己查閱資料、 分析來(lái)解決問(wèn)題。 這不但能鞏 固我們所學(xué)的理論知識(shí)，又能提高我們的實(shí)踐能力。在設(shè)計(jì)電路的過(guò)程中， 每一步都要自己去思考分析， 遇到問(wèn)題時(shí)， 經(jīng)常都要 經(jīng)過(guò)多次的嘗試來(lái)解決改善問(wèn)題， 有時(shí)一點(diǎn)微小的錯(cuò)誤都會(huì)影響到結(jié)果的正確以 否，而這些微小的錯(cuò)誤