彩燈控制器數(shù)字電子電路課程設計報告書

1、電氣工程學院數(shù)字電子電路課程設計報告書目 錄一、課程設計的題目與要求課程設計題目要求2二、所需實驗器材所需實驗器材2三、題目分析與原理設計1、總體思路32、各個模塊的實現(xiàn)33、真值表4四、各個模塊的制作1、23進制計數(shù)器的實現(xiàn)52、5-32譯碼器53、控制電路的實現(xiàn)64總體電路圖的實現(xiàn)7五、仿真結(jié)果1、奇數(shù)燈依次滅82、偶數(shù)燈依次滅83、所有燈按照序號滅8六、心得體會 9七、參考文獻10一、課程設計的題目與要求課程設計題目：彩燈控制器題目要求：1有十只LED，L0L92顯示方式：先奇數(shù)燈依次滅 再偶數(shù)燈依次滅 再由L0到L9依次滅3顯示間隔可自定。二、所需實驗器材器材名稱所需數(shù)量74161N芯

2、片2個與非門1個函數(shù)信號發(fā)生器1個+5V電源2個74LS138芯片5個與門40個LED燈10個非門10個三、題目分析與原理設計1、總體思路按課程設計題目來看，要求實現(xiàn)彩燈的23 種狀態(tài)（開始燈全部亮1種狀態(tài)，奇數(shù)的燈依次滅5種狀態(tài)，然后所有的燈再全部亮1種，偶數(shù)的燈依次滅5種，然后所有的燈全部亮1種，然后所有的燈按照序號從L0到L9依次滅10種狀態(tài)，總共23種），此處可以用一個23 進制的計數(shù)器實現(xiàn)，從0 到22 種狀態(tài)來控制這23 種狀態(tài)（0000010110），然后把計數(shù)器用譯碼器譯成可以實現(xiàn)的高低電平。 再寫出這23 種狀態(tài)和計數(shù)器數(shù)字對應的真值表，計算出邏輯式，便可實現(xiàn)題目要求的彩燈控

3、制。由上分析可知需要一個23進制的計數(shù)器，然后需要一個5-32譯碼器，然后在由門電路連接LED燈?？傮w設計思路圖如下所示： 10個LED燈各個門電路的連接5-32譯碼器 函數(shù)信號發(fā)生器23進制計數(shù)器2、各個模塊的實現(xiàn)（1）23 進制計數(shù)器：用2 個74161N（異步清零，同步置數(shù)的功能）擴展成23進制計數(shù)器，采用并行進位方式、整體置數(shù)。因為計數(shù)器需要23種狀態(tài)（00000-10110），所以，我先用兩片74161連接成256（16*16）進制計數(shù)器，然后在輸出為10110（22）時，用與非門來控制兩計數(shù)器的LDN端清零，同時清零信號可以作為進位信號輸出。(2) 5-32 譯碼器：用5 個74L

4、S138 實現(xiàn)5-32 譯碼功能，左邊的一片74LS138芯片用于控制選擇右邊的四個芯片的打開或者閉合，右邊的四個芯片中的前三個每個都控制八種狀態(tài)，共二十四種狀態(tài)，題目要求為二十三種，所以把最后的兩種狀態(tài)都設置為燈全部滅，即燈全部滅的時間是其他狀態(tài)的時間的兩倍，當接通時，先通過左邊的芯片進行右邊芯片的選擇，然后右邊的芯片再進行位移控制終端的狀態(tài)，從而實現(xiàn)二十三種狀態(tài)的循環(huán)。(3) 各門電路的連接：根據(jù)真值表，用與門將各個電路和LED燈連接起來。3、真值表由23進制計數(shù)器輸入一個五位二進制數(shù)（0000010110），輸出彩燈所對應的狀態(tài)（1表示燈亮，0表示燈滅），對應的真值表如下：L0L1L2L

5、3L4L5L6L7L8L901111111111110111111112101011111131010111111410101011115101010101161010101010711111111118011111111190101111111100101011111110101010111120101010101131111111111140111111111150011111111160001111111170000111111180000011111190000001111200000000111210000000001220000000000四、各個模塊的制作1、23進制計數(shù)器的實現(xiàn)

6、23進制計數(shù)器是由兩個16進制計數(shù)器構(gòu)成，并且將23進制計數(shù)器的每個狀態(tài)輸出，令其對應LED的每一種狀態(tài)，計數(shù)器實現(xiàn)如下圖（下圖中左側(cè)的5個輸出從左到右電位依次升降低）:2、5-32譯碼器5-32譯碼器是由5個74LS138實現(xiàn)，它的實現(xiàn)原理同用2個74LS138實現(xiàn)4-16譯碼器的原理，設計圖如下圖：3、控制電路的實現(xiàn)由真值表可得到各個LED燈的邏輯表達式如下：L0M0+M1+M2+M3+M4+M5+M6+M12；L1=M0+M6+M7+M8+M9+M10+M11+M12+M13；L2= M0+M1+M2+M3+M4+M5+M6+M7+M12+M13+M14；L3= M0+M1+ M6+M7

7、+M8+M9+M10+M11+M12+M13+M14+M15；L4=M0+M1+M2+M3+M4+M5+M6+M7+M8+M12+M13+M14+M15+M16；L5=M0+M1+M2+M6+M7+M8+M9+M10+M11+M12+M13+M14+M15+M16+M17；L6=M0+M1+M2+M3+M4+M5+M6+M7+M8+M9+M12+M13+M14+M15+M16+M17+M18；L7=M0+M1+M2+M3+M6+M7+M8+M9+M10+M11+M12+M13+M14+M15+M16+M17+M18+M19；L8=M0+M1+M2+M3+M4+M5+M6+M7+M8+M9+M1

8、0+M12+M13+M14+M15+M16+M17+M18+M19+M20；L9=M0+M1+M2+M3+M4+M6+M7+M8+M9+M10+M11+M12+M13+M14+M15+M16+M17+M18 +M19+M20+M21。LED燈和譯碼器連接如下圖：4總體電路圖的連接：五、仿真結(jié)果1、 奇數(shù)燈依次滅2、 偶數(shù)燈依次滅3、 燈依次全部滅六、心得與體會該電路的設計基本上完成了課程設計題目所要求的功能，但是仍然存在一定的不足之處，例如，在燈按照序號從L0到L9依次滅的時候，在燈L2、L3、L4滅的時候會出現(xiàn)短暫的閃爍。同時，在設計這個電路的時候遇到了許許多多的問題，例如：怎樣能使10路彩

9、燈能夠自動循環(huán)點亮，又怎樣控制，怎樣把這些模塊電路連接起來等等問題。這些問題都是要經(jīng)過上網(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)過化簡后再在軟件multisim10上做出相應的電路圖。在這次的課程設計中，我收獲很大，具體有以下幾方面：1. 學以致用。在學習數(shù)字電路的過程中，上課我們都是些理論上的東西，并且在做實驗的過程中也是照著書本上給出設計好的電路連線，不需要自己設計，一直都沒有運用到自己所學的知識來設計一個電路。而這次的課程設計真正讓我們通過自己的知識和努力，通過自己查閱資料、分析來解決問題。這不但能鞏固我們所學的理論知識，又能提高我們的實踐能力。2. 學會分析解決

10、設計上的問題。在設計電路的過程中，每一步都要自己去思考分析，遇到問題時，經(jīng)常都要經(jīng)過多次的嘗試來解決改善問題，有時一點微小的錯誤都會影響到結(jié)果的正確以否，而這些微小的錯誤經(jīng)常都是很難發(fā)現(xiàn)，這就需要我們學會仔細分析問題。3. 懂得了如何去安裝調(diào)試電路。設計電路，關鍵步驟還在于解決實際遇到的問題，安裝調(diào)試出正確的結(jié)果，這一步是至關重要也是最為困難的。很多時候，理論分析正確，調(diào)試卻不一定正確，這關鍵也在于調(diào)試過程是否正確。我們必須遵循一些安裝調(diào)試步驟，先單個調(diào)試，然后再整體調(diào)試，先局部再整體，切不可一次安裝后調(diào)試，因為這樣是很難查出錯誤來?？傊?，這次的課程設計的收獲是很大的，通過這幾天的努力，終于設計出“彩燈控制器”的電路。從開始的無從下手到熟悉各種芯片的功能，到嘗試著設計各個單元電路，再到每個細節(jié)問題錯誤的改進和矯正，這里的每一步都是一個大大的提高，特別是許多的細