四路彩燈課設(shè)

一.設(shè)計(jì)目的1.熟悉常用中規(guī)模計(jì)數(shù)器的邏輯功能。2.掌握技術(shù)、譯碼電路的工作原理及應(yīng)用。3.熟悉移位寄存器的工作原理、典型應(yīng)用和調(diào)試方法。二、設(shè)計(jì)任務(wù)設(shè)計(jì)一個(gè)四路彩燈顯示系統(tǒng)，要求如下：1、開(kāi)機(jī)可自動(dòng)從初始狀態(tài)按規(guī)定程序進(jìn)行循環(huán)演示。2、彩燈花形由三個(gè)節(jié)拍組成：第一節(jié)拍：逐次漸亮，燈亮?xí)r間1秒，共用4秒；第二節(jié)拍：4路彩燈按逆序漸滅，也需4秒；第三節(jié)拍：4路彩燈同時(shí)亮0.5秒，然后同時(shí)變暗0.5秒，要進(jìn)行4次，所需時(shí)間也為4秒，3個(gè)節(jié)拍完成一個(gè)循環(huán)。3、彩燈用發(fā)光二極管模擬。三、設(shè)計(jì)分析□□□□□□□□□□,設(shè)依次為Qd□Qc□Qb□Qa,若“1”表示燈亮，1所示的輸出顯0”1所示的輸出顯示。表1四路彩燈輸出顯示說(shuō)明輸出所用時(shí)間QQdcQQba開(kāi)機(jī)初態(tài)000010001s第一節(jié)拍11001s逐次漸亮11101s11111s11101s第二節(jié)拍11001s逆序漸滅10001s00001s

11110.5s00000.5s第三節(jié)拍11110.5s同時(shí)亮0.5s,然00000.5s后同時(shí)滅0.5s,進(jìn)11110.5s行四次00000.5s11110.5s00000.5s由上表可知，需要一個(gè)分頻器起節(jié)拍產(chǎn)生和控制作用，每4s一個(gè)節(jié)拍，3個(gè)節(jié)拍共12s后反復(fù)循環(huán)。一個(gè)節(jié)拍結(jié)束后應(yīng)產(chǎn)生一個(gè)信號(hào)到節(jié)拍程序執(zhí)行器，完成彩燈漸亮、漸滅、同時(shí)亮、同時(shí)滅等功能。分頻及節(jié)拍控制可以用一個(gè)模12分頻及節(jié)拍控制可以用一個(gè)模12計(jì)數(shù)器來(lái)完成；彩燈漸亮、漸滅可以用器件的左移、右移功能來(lái)實(shí)現(xiàn)，因此可選用移位寄存器74194來(lái)完成。同時(shí)亮0.5s、同時(shí)滅0.5s可考慮把1Hz□□□□□□□□□□□□□□□□□□□綜上所述，要完成四路彩燈顯示功能需要有分頻器、節(jié)拍控制器、節(jié)拍程序綜上所述，要完成四路彩燈顯示功能需要有分頻器、節(jié)拍控制器、節(jié)拍程序執(zhí)行器及脈沖源等電路。記第一，二，三節(jié)拍分別為YYY有效時(shí)間應(yīng)為

0124秒，Y結(jié)束

0Y馬上開(kāi)始，1后Y馬上開(kāi)始，2如此循環(huán)不斷。記第一，二，三節(jié)拍分別為YYY有效時(shí)間應(yīng)為

0124秒，Y結(jié)束

0Y馬上開(kāi)始，1后Y馬上開(kāi)始，2如此循環(huán)不斷。為此可考慮采用移位寄存器構(gòu)成的移位型控制器。由于有三個(gè)狀態(tài)，因此需要用三個(gè)觸發(fā)器對(duì)現(xiàn)時(shí)狀態(tài)進(jìn)行記憶，為使各狀態(tài)的有效時(shí)間間隔為4秒，則驅(qū)動(dòng)該移位控制器動(dòng)作時(shí)鐘周期應(yīng)為4秒。應(yīng)在開(kāi)機(jī)瞬間，使移位型控制器的狀態(tài)被確定下來(lái)，即觸發(fā)器置位、復(fù)位來(lái)實(shí)現(xiàn)。為實(shí)現(xiàn)Y功能要求器件具有右移功能，為實(shí)現(xiàn)0而且左、右移輸入可為“0”也可為“行置數(shù)功能。因此可選用一種具有左移、74LS194。74LS194□□□□□□□□□□□□SR,□□□□□除端CLR。模式控制輸入A、B、C、SL□□□□□□□□°°°0，°1有00、01、YYY節(jié)拍應(yīng)為100，可控制輸入信號(hào)使012Y功能要求器件有左移功能；

1Y1”；為實(shí)現(xiàn)Y2□□,□□□□□□□□□右移和并行置數(shù)功能的通用移位寄存器D，并行輸出端QA、QB、QC、QD，SS°0,匕□□□□□□□□□□10、11四種組合方式，分別表示雙向移位寄存器所具有的四種功能，即禁止、右移、左移和并行置數(shù)。為了使當(dāng)YYY012SS=100時(shí)，°0°1=01］右移），YYYSSY0Y1Y2=010時(shí)，°0^i=10］左移0當(dāng)Y0YSS=100時(shí)，°0°1=01］右移），YYYSSY0Y1Y2=010時(shí)，°0^i=10］左移0當(dāng)Y0Y1Y2=001時(shí)S0S1=11（并行置數(shù)）在開(kāi)機(jī)瞬間，使移位控制端SSS0S1的狀態(tài)被確定下來(lái)，YYY即Y0Y1Y2=100時(shí)，SSS0S1=01右移串行數(shù)據(jù)輸入端SR經(jīng)脈沖信號(hào)經(jīng)四分頻電路和通過(guò)兩或門(mén)組成的節(jié)拍電路，使四路彩燈從右到左依次亮共4秒，當(dāng)Y0Y1Y2SS=010S0S1=10左移串行數(shù)據(jù)輸入端SL經(jīng)脈沖信號(hào)經(jīng)四分頻電路和通過(guò)兩或門(mén)組成的節(jié)拍電路，使四路彩燈從左到右依次滅共YYY4秒，Y0Y1Y2=001SSS0S1=11并行數(shù)據(jù)輸入端A、B、C、D經(jīng)脈沖信號(hào)經(jīng)四分頻電路和通過(guò)兩或門(mén)組成的節(jié)拍電路，使四路彩燈同時(shí)為“1”0.5秒、同時(shí)為“0”0.5秒，重復(fù)遍共4秒，完成一個(gè)循環(huán)共需12秒，12個(gè)CP脈沖。四、實(shí)驗(yàn)元件型號(hào)名稱數(shù)目74LS161□□□□□□□□174LS1944位雙向移位寄存器174LS04非門(mén)174LS08與門(mén)174LS10與非門(mén)174LS32或門(mén)2五、設(shè)計(jì)方案分析以上設(shè)計(jì)任務(wù)，該控制系統(tǒng)完成如圖框圖如圖分析以上設(shè)計(jì)任務(wù)，該控制系統(tǒng)完成如圖框圖如圖3-5所示。其中脈沖源采用秒脈沖發(fā)生器，信號(hào)；分頻器將1Hz□□□□□□□□,節(jié)拍控制器產(chǎn)生三個(gè)節(jié)拍循環(huán)的控制信號(hào)；系統(tǒng)動(dòng)作，即數(shù)據(jù)的左移、右移和送數(shù)功能，可以使用雙向通用移位寄存器3-4所示的控制流程，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)□□□□□□□1Hz的時(shí)鐘用以產(chǎn)生0.25HZ］即4S）的時(shí)鐘信號(hào)；節(jié)拍程序執(zhí)行器完成在每個(gè)節(jié)拍下的74LS194完成；顯示電路完成系統(tǒng)循環(huán)演示的指示，可以用發(fā)光二極管模擬。系統(tǒng)控制流程圖及控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如下圖所示：

圖1：四路彩燈控制流程圖圖2：四路彩燈控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖六、設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)四路彩燈顯示系統(tǒng)的工作過(guò)程如表2所示。74161的輸出為QQQQ;74194的0123輸出為QQQQ；四路彩燈的輸出為QQQQ。74194的工作方式控制端ABCDabcdM■Q■Q，M■Q■Q。在第一節(jié)拍中，MM■01,74194實(shí)現(xiàn)右移功能，13203210即在時(shí)鐘脈沖作用下，把D■1逐次移進(jìn)；在第二節(jié)拍中，MM■10，74194SR10實(shí)現(xiàn)左移功能，即在時(shí)鐘脈沖作用下，把D■0逐次反方向移進(jìn)。由于前兩個(gè)SR在第三節(jié)拍中，MM■10，在第三節(jié)拍中，MM■10，74194仍然左移，10QQQQ一直保持為0000。此ABCDQ2bQcQd?QAQQ2bQcQd?QAQBQCQDQ3時(shí)Q■1，門(mén)G打開(kāi)，時(shí)鐘脈沖CP同時(shí)加到四個(gè)輸出端QQQQ，由于CP是3abcd1Hz□□□,在1s□□□□□□□□□□□□□□□□0.5s,因此QQQQ實(shí)abcd現(xiàn)同時(shí)亮0.5s、同時(shí)滅0.5s,在4s內(nèi)共進(jìn)行4□□□□□□□□□□□□□□拍，如此反復(fù)，實(shí)現(xiàn)四路彩燈循環(huán)顯示。表2四路彩燈工作過(guò)程說(shuō)秒7416174194彩燈輸出脈明沖QQQQMMQQQQQQQQ321010ABCDabcd第■00000110001000一■00010111001100節(jié)■00100111101110拍■00110111111111第■01001011101110二■01011011001100節(jié)■01101010001000拍■01111000000000第■1000100000三■10011000001Hz時(shí)鐘CP節(jié)■1010100000拍■1011100000注：時(shí)鐘由第三節(jié)拍的1011返回到第一節(jié)拍的0000循環(huán)進(jìn)行七、仿真H4HH4H，?+、+九、測(cè)試結(jié)果與分析結(jié)果：接通電源后，彩燈花形由三個(gè)節(jié)拍組成：第一節(jié)拍：逐次漸亮，燈亮?xí)r間秒，共用4秒；第二節(jié)拍：4路彩燈按逆序漸滅，也需4秒；第三節(jié)拍：4路彩燈同時(shí)亮0.5秒，然后同時(shí)變暗0.5秒，要進(jìn)行4次，所需時(shí)間也為4秒，3個(gè)節(jié)拍完成一個(gè)循環(huán)。分析：當(dāng)計(jì)數(shù)器輸出信號(hào)為0000~0011時(shí)，入為低電平，彩燈從左向右依次點(diǎn)亮，時(shí)間間隔為當(dāng)計(jì)數(shù)器輸出信號(hào)為0100~0111時(shí)，入為低電平，彩燈從右向左依次熄滅，時(shí)間間隔為當(dāng)計(jì)數(shù)器輸出信號(hào)為1000~1111時(shí)，入為高/低電平交替，四盞彩燈同時(shí)點(diǎn)亮火熄滅，時(shí)間間隔為一秒

CLR端和S0□□□□□□□,S1端輸1秒。CLR端和S1□□□□□□□,S0端輸1秒。S0端和S1□□□□□□□,CLR端口十、心得體會(huì)通過(guò)本學(xué)期對(duì)數(shù)字電路邏輯設(shè)計(jì)一書(shū)的學(xué)習(xí)，通過(guò)查找資料和網(wǎng)上搜索相關(guān)資料，完成了本次課程設(shè)計(jì)。我又一次運(yùn)用了所學(xué)知識(shí)，進(jìn)一步了解到自己所學(xué)的知識(shí)的作用。首先在四路彩燈電路的設(shè)計(jì)時(shí)，我發(fā)現(xiàn)自己對(duì)芯片的功能還是不太了解，后來(lái)又重新查了一遍，選擇了合適的芯片。但又在連線時(shí)出了問(wèn)題，出了問(wèn)題并不重要，重要的是讓自己冷靜下來(lái)，用心去找出問(wèn)題的所在。然后用自己所學(xué)知識(shí)解決掉問(wèn)題，硬是不能解決的，可以去請(qǐng)教別人，但在問(wèn)別人的時(shí)候，一定要理解對(duì)方是怎樣解決掉這個(gè)問(wèn)題的，否則你將一無(wú)所獲，下次遇到這個(gè)問(wèn)題你一樣又不知道。其次是電路的連接，線路連接比畫(huà)圖難多了。在連接的時(shí)候先要檢查芯片、電線等。在連接的時(shí)候也要非常的細(xì)心，而且要有耐心，只要接錯(cuò)一根