彩燈控制器課程設(shè)計(jì)

1、彩燈控制器課程設(shè)計(jì)數(shù)字邏輯設(shè)計(jì)及應(yīng)用課程設(shè)計(jì)報(bào)告姓名：學(xué)號(hào)：選課號(hào)：設(shè)計(jì)題號(hào)：一(設(shè)計(jì)題目彩燈控制器二二(設(shè)計(jì)要求1、有十只 LED, L0L92、顯示方式(1)先奇數(shù)燈依次滅(2)再偶數(shù)燈依次滅再由L0到L9依次滅3、顯示間隔0. 5s, Is可調(diào)三(設(shè)計(jì)過程(包括:設(shè)計(jì)方案、Verilog程序與仿真結(jié)果等)(-)彩燈控制器的組成框圖設(shè)計(jì)原理：從課程設(shè)計(jì)要求來看，要求實(shí)現(xiàn)彩燈的23種狀態(tài)，所以，可以用一個(gè)23進(jìn)制 的計(jì)數(shù)器，從0到22來控制這23種狀態(tài)。再畫出這23種狀態(tài)和計(jì)數(shù)器數(shù)字對(duì)應(yīng)的狀態(tài)圖，計(jì)算出邏輯式，便可實(shí)現(xiàn)彩 燈的控制。由于變量過多，邏輯式的化簡比擬困難，所以我們采用譯碼器來得到

2、最 小項(xiàng)，直接用最小項(xiàng)進(jìn)行連接。題目要求實(shí)現(xiàn)時(shí)間間隔可調(diào)，所以使用了 555定時(shí)器構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器來實(shí)現(xiàn)此功能。（二）組成局部介紹1、555定時(shí)器構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器電路圖：1（1）電路組成及其工作原理由555構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器及工作波形如下圖將555的6號(hào)腳和7號(hào)腳接在 一起，并添加一個(gè)電容和一個(gè)電阻，就可以構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器我們簡記為“七六搭 一，上R下C”圖1用555定時(shí)器構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器及工作波形?無觸發(fā)信號(hào)輸入時(shí)電路工作在穩(wěn)定狀態(tài)當(dāng)電路無觸發(fā)信號(hào)時(shí)，v保持高電平，電路工作在穩(wěn)定狀態(tài)，及輸出端vlO保 持低電平，555內(nèi)放電三極管T飽和導(dǎo)通，管腳7“接地”，電容電壓?vc為OV。v下降

3、沿觸發(fā)1當(dāng)v下降沿到達(dá)時(shí)，555觸發(fā)輸入端（2腳）由高電平跳變?yōu)榈碗娖?，電路被觸 發(fā)，vlO由低電平跳變?yōu)楦唠娖?，電路由穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)入暫穩(wěn)態(tài)。?暫穩(wěn)態(tài)的維持時(shí)間2在暫穩(wěn)態(tài)期間，555當(dāng)23vcc時(shí)，輸出電壓v由高電壓跳變?yōu)榈碗妷海?55內(nèi) 放電三0極管T由截止轉(zhuǎn)為飽和導(dǎo)通，管腳7“接地”，電容C經(jīng)放電三極管對(duì)地迅速 放電，電壓vc由23,電路由暫穩(wěn)態(tài)重新轉(zhuǎn)入穩(wěn)態(tài)。vcc迅速降至0V（放電三極管的飽和壓降）?恢復(fù)過程當(dāng)暫穩(wěn)態(tài)結(jié)束后，電容C通過飽和導(dǎo)通的三極管T放電，時(shí)間常數(shù)t2=RCESC, 式中RCES是T的飽和導(dǎo)通電阻，其阻值非常小，因此t2之值亦非常小。經(jīng)過 (35)t2后，電容C放電完畢，恢復(fù)

4、過程結(jié)束。(2)主要參數(shù)估算?輸出脈沖寬度tW輸出脈沖寬度就是暫穩(wěn)態(tài)維持時(shí)間，也就是定時(shí)電容的充電時(shí)間。由圖1(b)所 示電容電壓v的工作波形不難看出cv(O)?OV, (?)=c, ccvv(tW) =c23vcc,代入RC 過渡過程計(jì)算公式，可得CV上式說明，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器輸出脈沖寬度tW僅決定于定時(shí)元件R、C的取值，與 輸入觸發(fā)信號(hào)和電源電壓無關(guān)，調(diào)節(jié)R、C的取值，即可方便的調(diào)節(jié)tW。(3)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的應(yīng)用?由兩片74161構(gòu)成的23進(jìn)制計(jì)數(shù)器3電路圖：原理：使用2塊74161擴(kuò)展成為23進(jìn)制計(jì)數(shù)器，采用并行進(jìn)位方式、整體置數(shù)。因 為計(jì)數(shù)器需要23種狀態(tài)(0000010110),所以，我

5、先用兩片74161連接成 256(16X16)進(jìn)制計(jì)數(shù)器，然后在輸出為10110(22)時(shí)，用與非門來控制兩計(jì)數(shù)器 的LDN端清零。同時(shí)清零信號(hào)可作為進(jìn)位信號(hào)輸出。?由兩片74154構(gòu)成的5-32譯碼器電路圖：4原理：74LS154只有四位輸入代碼，所以第五位輸入代碼只能借用GJ和G2輸入 端。將片二的D端接至片一的個(gè)D輸入端，同時(shí)將A,B,C接至片二的A,B,C輸入 端。將片一的G1和G2通過非門接至片二的G1和G2輸入端。當(dāng)輸入 DCBA=OOOOO01111時(shí)便在第一片的MOM15依次給出高電平輸出信號(hào)；當(dāng) DCBA=1000011111時(shí)便在第二片的輸出端M16M31依次給出高電平。（

6、三）總電路圖及原理電路圖：5原理：由23進(jìn)制計(jì)數(shù)器輸入一個(gè)五位二進(jìn)制數(shù)（0000010110）,輸出彩燈所對(duì)應(yīng)的 狀態(tài)（16由上表可得到各個(gè)輸出對(duì)應(yīng)輸入端的邏輯表達(dá)式L0=M0+M1+M2+M4+M5+M6+M12Ll=M0+M6+M7+M8+M9+M10+Mll+M12+M13L2=M0+M1+M2+M3+M4+M5+M6+M7+M12+M13+M14L3=M0+M1+M6+M7+M8+M9+M10+M11+M12+M13+M14+M15L4=M0+M1+M2+M3+M4+M5+M6+M7+M8+M12+M13+M14+M15+M16L540+M1+M2+M6+M7+M8+M9+M10+M1

7、1+M12+M13+M14+M15+M16+M17L6=M0+M1+M2+M3+M4+M5+M6+M7+M8+M9+M12+M13+M14+M15+M16+M17+M18L7=M0+M1+M2+M3+M6+M7+M8+M9+M10+M11+M12+M13+M14+M15+M16+M17+M18+M19L8=M0+M1+M2+M3+M4+M5+M6+M7+M8+M9+M10+M11+M12+M13+M14+M15+M16+M17+M18 +M19+M20L9=M0+Ml+M2+M3+M4+M5+M6+M7+M8+M9+M10+Mll+M12+M13+M14+M15+M16+M17+M18 +M1

8、9+M20+M21由上可知:用或門把譯碼器和發(fā)光二極管連接起來，即可得到發(fā)光二極管的控制電路。四（設(shè)計(jì)結(jié)論（包括:設(shè)計(jì)結(jié)果分析、設(shè)計(jì)中遇到的問題、設(shè)計(jì)心得和體會(huì)等） 這幾周時(shí)間雖然很短暫，但從中獲益匪淺，首先對(duì)數(shù)字電路這門課程有了更深 的了解，因?yàn)檎n程設(shè)計(jì)本身要求將以前學(xué)的理論知識(shí)運(yùn)用到實(shí)際的電路設(shè)計(jì)當(dāng) 中去，在電路的設(shè)計(jì)過程中，無形中便加深了對(duì)數(shù)字電路的了解及運(yùn)用能力，對(duì) 課本以及以前學(xué)過的知識(shí)有了一個(gè)更好的總結(jié)與理解。數(shù)字電路課程設(shè)計(jì)對(duì)我們 的總體電路的設(shè)計(jì)要求很嚴(yán)格，需要通過翻閱復(fù)習(xí)以前學(xué)過的知識(shí)確立了實(shí)驗(yàn)總 體設(shè)計(jì)方案，然后逐步細(xì)化進(jìn)行各模塊的設(shè)計(jì);其次，在電路仿真的過程中總會(huì)出現(xiàn)一些問題，需要我們細(xì)心解決，所以這幾周下來，我對(duì)電路故障的排查能力 有了很大的提高;再次，通過此次課