廣東工業(yè)大學(xué)網(wǎng)絡(luò)工程課程設(shè)計(jì)

課程設(shè)計(jì)課程名稱(chēng)_電子技術(shù)綜合設(shè)計(jì)與實(shí)訓(xùn)題目名稱(chēng)彩燈循環(huán)控制器學(xué)生學(xué)院 自動(dòng)化學(xué)院—專(zhuān)業(yè)班級(jí)一網(wǎng)絡(luò)學(xué)號(hào)學(xué)生姓名—指導(dǎo)教師20年10月30日

廣東工業(yè)大學(xué)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)題目名稱(chēng)彩燈循環(huán)控制器學(xué)生學(xué)院自動(dòng)化學(xué)院專(zhuān)業(yè)班級(jí)網(wǎng)絡(luò)工程姓名學(xué)號(hào)一、 課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容完成彩燈循環(huán)控制器的設(shè)計(jì)任務(wù)。二、 課程設(shè)計(jì)的要求與數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)要求包括：10路彩燈分別用10個(gè)發(fā)光二極管模擬，編號(hào)依次為0，1，...9。10個(gè)數(shù)碼管依次顯示數(shù)字0、1、2....9，1、3、....9，0、2、4..8，不斷循環(huán)，相應(yīng)的10路彩燈能夠自動(dòng)循環(huán)點(diǎn)亮，每個(gè)數(shù)字顯示時(shí)間相等；該控制電路應(yīng)有啟動(dòng)、停止和復(fù)位按鈕。按下復(fù)位按鈕，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。按下停止按鈕，彩燈停止顯示。三、 課程設(shè)計(jì)應(yīng)完成的工作利用各種電子器件設(shè)計(jì)彩燈循環(huán)控制器；利用DE2板對(duì)所設(shè)計(jì)的電路進(jìn)行驗(yàn)證；總結(jié)電路設(shè)計(jì)結(jié)果，撰寫(xiě)課程設(shè)計(jì)報(bào)告。四、課程設(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星期三4調(diào)試電路、改進(jìn)實(shí)驗(yàn)2號(hào)樓214星期四5下載并檢查實(shí)驗(yàn)2號(hào)樓214星期五發(fā)出任務(wù)書(shū)日期：20年10月23日 指導(dǎo)教師簽名:計(jì)劃完成日期：20年10月30日 基層教學(xué)單位責(zé)任人簽章:主管院長(zhǎng)簽章：摘要這次的課程設(shè)計(jì)主要是用計(jì)數(shù)器來(lái)實(shí)現(xiàn)的，這個(gè)彩燈循環(huán)控制電路的實(shí)質(zhì)就是要產(chǎn)生一系列有規(guī)律的數(shù)列，然后通過(guò)一個(gè)七段數(shù)碼管將數(shù)字顯示出來(lái)。這里使用的主要就是計(jì)數(shù)器，計(jì)數(shù)器在時(shí)序電路中應(yīng)用的很廣泛，它不僅可以用于對(duì)脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，還可用于分頻，定時(shí)，產(chǎn)生節(jié)拍脈沖以及其他時(shí)序信號(hào)。運(yùn)用計(jì)數(shù)器的不同的功能和不同的接發(fā)就可以實(shí)現(xiàn)不同的序列輸出了。而這次的內(nèi)容還包括分電路圖的整合，使這個(gè)彩燈循環(huán)顯示器能夠按照要求那個(gè)依次輸出自然序列，奇數(shù)序列，偶數(shù)序列為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)循環(huán)輸出的功能，在設(shè)計(jì)的時(shí)候還用到了一個(gè)移位寄存器，可以利用它的輸出端來(lái)控制三個(gè)計(jì)數(shù)器的工作情況，可以讓三個(gè)計(jì)數(shù)器依次工作，就可以達(dá)到要求的依次循環(huán)輸出數(shù)列。本次實(shí)驗(yàn)需要兩個(gè)頻率cp1和cp2，且cp2=2cp1，所以要用到分頻電路，本實(shí)驗(yàn)中主要也是用計(jì)數(shù)器來(lái)實(shí)現(xiàn)分頻功能。關(guān)鍵詞：循環(huán)彩燈，計(jì)數(shù)器，移位器，分頻目錄TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"1設(shè)計(jì)任務(wù)及要求 1\o"CurrentDocument"1.1主要任務(wù) 1\o"CurrentDocument"1.2技術(shù)要求 1\o"CurrentDocument"2設(shè)計(jì)方案 1\o"CurrentDocument"2.1基本組成方框圖 1\o"CurrentDocument"3方案的實(shí)現(xiàn) 2\o"CurrentDocument"3.1數(shù)字循環(huán)模塊的設(shè)計(jì) 2\o"CurrentDocument"3.2控制模塊的設(shè)計(jì) 3\o"CurrentDocument"3.3二分頻模塊的設(shè)計(jì) 4\o"CurrentDocument"4測(cè)試步驟及實(shí)驗(yàn)結(jié)果 5\o"CurrentDocument"5結(jié)論與問(wèn)題討論 55.1設(shè)計(jì)所遇到的問(wèn)題 55.1心得體會(huì) 5\o"CurrentDocument"參考文獻(xiàn) 5\o"CurrentDocument"附錄（總電路圖） 71設(shè)計(jì)任務(wù)及要求1.1主要任務(wù)以L(fǎng)ED數(shù)碼管作為控制器的顯示元件，它能自動(dòng)地依次顯示出數(shù)字0、1、2、3、4、5、6、7、8、9（自然數(shù)列），1、3、5、7、9（奇數(shù)列）和0、2、4、6、8（偶數(shù)列），然后由依次顯示出自然數(shù)列、奇數(shù)列、偶數(shù)序列....如此周而復(fù)始，不斷循環(huán)。1.2技術(shù)要求電路要實(shí)現(xiàn)停止、啟動(dòng)、復(fù)位清零3個(gè)按鍵的功能。每個(gè)數(shù)字的一次顯示時(shí)間基本相等。2設(shè)計(jì)方案2.1基本組成方框圖圖1基本方框圖設(shè)計(jì)的基本思想：由控制模塊（由計(jì)數(shù)器和譯碼器實(shí)現(xiàn)）分別控制自然數(shù)列、奇數(shù)數(shù)列和偶數(shù)數(shù)列三大塊的循環(huán)，而自然數(shù)列、奇數(shù)數(shù)列和偶數(shù)數(shù)列的設(shè)計(jì)基本上是一樣的，再用脈沖信號(hào)來(lái)控制數(shù)字的顯示時(shí)間都相等。

3方案的實(shí)現(xiàn)3.1數(shù)字循環(huán)模塊的設(shè)計(jì)3.10自然數(shù)、奇數(shù)、偶數(shù)數(shù)列的循環(huán)在這一個(gè)模塊，主要是用3個(gè)74192來(lái)分別實(shí)現(xiàn)自然數(shù)、奇數(shù)、偶數(shù)數(shù)列的循環(huán)，（如圖2（a）、（b）、（c））所示cp2控制端VCCLDNAQABQBCQCDQDDNCONUPBONCLR74192A1B1C1lnst18COUNTR一'D1D—vcccpinst274192-0LDNA QAB QBC QCD QDDN COTUP BOFCLR— CO11NTFR_Ns圖2（b）：奇數(shù)數(shù)列圖2（a）:自然數(shù)列圖2（c）:偶數(shù)數(shù)列設(shè)計(jì)的基本思想：圖2（a）所示的自然數(shù)列是用一個(gè)模十計(jì)數(shù)器74192來(lái)完成的，其中UP端接cp1脈沖，CLR（高電平清零）由控制模塊來(lái)控制實(shí)現(xiàn)在圖2（a）、（b）和（c）之間的循環(huán)，A1、B1、C1、D1則是作為輸出的十個(gè)彩燈的BCD碼，要接到LED數(shù)碼管和小彩燈上面去（見(jiàn)3.11彩燈和數(shù)碼管顯示模塊）；圖2（b）則奇數(shù)數(shù)列循環(huán)的模塊，它也是由74192來(lái)實(shí)現(xiàn)的，考慮到奇數(shù)數(shù)列的一個(gè)特點(diǎn)，0001、0011、0101、0111、1001，其最低位（則A端）始終為1，所以在Qa處接一個(gè)或門(mén)，或門(mén)的另一端接控制端（低電平有效），所以在奇數(shù)數(shù)列模塊有效期間，A端輸出始終為1。圖2（c）是偶數(shù)數(shù)列，其原理跟圖2（b）是一樣的，與上一個(gè)0，是A端輸出始終為0。3.11彩燈和數(shù)碼管顯示模塊圖3：彩燈和數(shù)碼管顯示模塊這個(gè)模塊是比較簡(jiǎn)單的，在3.10中自然數(shù)、奇數(shù)、偶數(shù)模塊每次都只有一個(gè)模塊是有效的，其它模塊的A、B、C、D輸出全為0，所以用或門(mén)把3個(gè)BCD碼或成一個(gè)BCD碼，用二-十進(jìn)制譯碼器7442把BCD碼翻譯成十進(jìn)制接到彩燈上，用數(shù)碼管譯碼器7447把BCD碼在LED顯示管上顯示3.2控制模塊的設(shè)計(jì)控制模塊是整個(gè)電路設(shè)置的關(guān)鍵，這一塊要實(shí)現(xiàn)的功能是：當(dāng)數(shù)字循環(huán)模塊中的自然數(shù)數(shù)列循環(huán)一圈后，控制模塊控制它跳到奇數(shù)數(shù)列，奇數(shù)數(shù)列循環(huán)一圈后，控制模塊控制它跳到偶數(shù)數(shù)列，當(dāng)偶數(shù)數(shù)列循環(huán)一圈后，控制模塊控制它跳到自然數(shù)數(shù)列……，這樣一直循環(huán)下去，則實(shí)現(xiàn)課程設(shè)置的要求。如圖4所示，可以用計(jì)數(shù)器74193來(lái)實(shí)現(xiàn)模三計(jì)數(shù)，產(chǎn)生0000，0001，0010三種狀態(tài)，通過(guò)二-四譯碼器74139來(lái)產(chǎn)生CLR1、CLR2、CLR3三個(gè)控制端（低電平有效），分別控制自然數(shù)列、奇數(shù)數(shù)列和偶數(shù)數(shù)列的運(yùn)行。在這里要給74193的UP端一個(gè)脈沖，二這個(gè)脈沖是來(lái)之三個(gè)74192的D端的或非，其原理如下：在電路中只能有一個(gè)74192是有效的，其它兩個(gè)的A、B、C、D端輸出都為0，有效的那個(gè)74192的D端的輸出的規(guī)律是0000000011-0，它與其它兩個(gè)D端的或非是1111111100-1,則當(dāng)D端的輸出從0變到1時(shí)（剛好走完一個(gè)模式的計(jì)數(shù)），就給控制模塊的74193一個(gè)上升沿脈沖，使74193計(jì)一次數(shù)，從而是計(jì)數(shù)循環(huán)模

塊跳轉(zhuǎn)使另外一個(gè)74192有效，這樣就可以實(shí)現(xiàn)整個(gè)計(jì)數(shù)模塊的塊間循環(huán)。在圖4中有一個(gè)replace的按鈕，它是一個(gè)復(fù)位鍵，每按一次，就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)0脈沖，使74193清零，從而使彩燈循環(huán)回到自然數(shù)列循環(huán)，則是回到循環(huán)的初始狀態(tài)。74193LDNA QA—B QBC QC—D QD—74193LDNA QA—B QBC QC—D QD—DN CON0-UP BON0-CLRinst5—C0UNTRinst132:4DB2ODBR-OY23NG2N Y22NG1N Y21NB2 Y20NA2 Y13NB1 Y12NA1 Y11N Y10NA74139CLR3CLR2CLR1圖4：控制模塊3.3二分頻模塊的設(shè)計(jì)在圖2中，我們需要兩個(gè)脈沖cp1和cp2,其中要使cp1=2cp2，原因是：自然數(shù)列接cp2脈沖，做模十計(jì)算，每計(jì)數(shù)一次，彩燈亮一下，時(shí)間間隔是t1=1/cp2；奇數(shù)和偶數(shù)數(shù)列接cp1脈沖，由于奇數(shù)和偶數(shù)數(shù)列也是做模十計(jì)算，每計(jì)兩次數(shù)，彩燈才亮一下，時(shí)間間隔是t2=2/cp1，要使t1=t2,則要使cp1=2cp2。圖5：分頻模塊如圖5所示。Clk如圖5所示。Clk接外部頻率，這里是接27Mhz的頻率，所以要用一個(gè)lpm_counter來(lái)進(jìn)行24分頻，使cp1的頻率約為1.68hz，結(jié)果是使彩燈大概每秒亮一次。Open接一個(gè)開(kāi)關(guān)與外部脈沖相與，起到停止和啟動(dòng)的作用，當(dāng)open撥到低電平時(shí)，整個(gè)電路沒(méi)有脈沖，因而停止運(yùn)行。4測(cè)試步驟及實(shí)驗(yàn)結(jié)果經(jīng)上機(jī)測(cè)試，證明該電路是可行的，實(shí)現(xiàn)了彩燈對(duì)自然數(shù)列、奇數(shù)數(shù)列、偶數(shù)數(shù)列……的循環(huán)，并且實(shí)現(xiàn)了復(fù)位，啟動(dòng)和停止功能的按鈕。5結(jié)論與問(wèn)題討論5.1設(shè)計(jì)所遇到的問(wèn)題5.1心得體會(huì)這次的課程設(shè)計(jì)是一次難得的鍛煉機(jī)會(huì)，讓我們能夠充分利用所學(xué)過(guò)的理論知識(shí)還有自己的想象的能力，另外還讓我們學(xué)習(xí)查找資料的方法，以及自己處理分析電路，設(shè)計(jì)電路的能力?？傊矣X(jué)得這樣的實(shí)踐對(duì)我們現(xiàn)在的學(xué)習(xí)以及以后的工作都是很大的幫助，而且對(duì)我