四路彩燈設(shè)計

課程設(shè)計四路彩燈顯示系統(tǒng)設(shè)計目的⑴熟悉常用中規(guī)模計數(shù)器的邏輯功能。⑵掌握計數(shù)、譯碼器的工作原理及應(yīng)用。⑶熟悉移位存放器的工作原理、典型應(yīng)用和調(diào)試方法。二、設(shè)計任務(wù)與要求設(shè)計一個4路彩燈控制器，要求：開機后可自動從初始狀態(tài)按規(guī)定程序進行循環(huán)演示。⑴開機后可自動從初始狀態(tài)按規(guī)定程序進行循環(huán)演示。⑵彩燈花形又3個節(jié)拍組成。第一節(jié)拍：逐次漸亮，燈亮?xí)r間1S，共用4S。第二節(jié)拍；4路彩燈按逆序漸滅，也需4S。第三節(jié)拍；4路彩燈同時亮0.5S，然后同時變暗0.5S，要進行4次，所需時間也為4S，3個節(jié)拍完成一個循環(huán)。⑶彩燈用發(fā)光二級管〔LED〕模擬。三、設(shè)計儀器與器件⑴數(shù)字電路實驗箱。⑵器件：74LS04、74LS08、74LS10、74LS32(兩片)、74LS161、74LS194四、設(shè)計方案分析以上設(shè)計任務(wù)，該控制系統(tǒng)完成如圖1所示的控制流程，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖2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)框圖五、設(shè)計原理〔1〕74LS161的功能表輸入輸出0XXXXXXXX10XX1111XXXX110XXXXXX1110XXXXX0000計數(shù)觸發(fā)器保持保持74LS194的功能表輸入輸出0XXXXXXXXX1XX0XXXXXX111XX101X1XXXX1O1X0XXXX1101XXXXX1100XXXXX100XXXXXXX00001011〔2〕根據(jù)電路圖根據(jù)74LS161的功能表所以只要，那么芯片一直運行記數(shù)功能，，，所以時，實現(xiàn)右移，當(dāng)時，，實現(xiàn)左移，設(shè)161的輸出分別為，，194的輸出分別為輸出：，，為1時，與CP脈沖經(jīng)過與門，隨著CP脈沖的變換，與門輸出結(jié)果發(fā)生變換，8種情況，即明暗各變換4次。〔3〕根據(jù)以上分析，得到狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖序號各種情況1234，右移，000010000100110010001100111011115678，，左移，00101010011011101110110010000000910111213141516為1時，與CP脈沖經(jīng)過與門，隨著CP脈沖的變換，與門輸出結(jié)果發(fā)生變換0001100101011101001110110111111111110000111100001111000011110000六、設(shè)計分析四路彩燈既有四路輸出，設(shè)依次為、、、，假設(shè)“1”表示燈亮，“0”表示燈滅，由課題要求可知四路彩燈顯示系統(tǒng)要求如下表1所示的輸出顯示。表1四路彩燈輸出顯示說明輸出所用時間開機初態(tài)0000第一節(jié)拍逐次漸亮10001100111011111s1s1s1s第二節(jié)拍逆序漸滅11101100100000001s1s1s1s第三節(jié)拍同時亮0.5s，然后同時滅0.5s，進行四次111100001111000011110000111100000.5s0.5s0.5s0.5s0.5s0.5s0.5s0.5s由上表可知，需要一個分頻器起節(jié)拍產(chǎn)生和控制作用，每4s一個節(jié)拍，3個節(jié)拍共12s后反復(fù)循環(huán)。一個節(jié)拍結(jié)束后應(yīng)產(chǎn)生一個信號到節(jié)拍程序執(zhí)行器，完成彩燈漸亮、漸滅、同時亮、同時滅等功能。四路彩燈顯示系統(tǒng)的工作過程如下表2所示。74161的輸出為；74194的輸出為；四路彩燈的輸出為。74194的工作方式控制端，。在第一節(jié)拍中，，74194實現(xiàn)右移功能，即在時鐘脈沖作用下，把逐次移進；在第二節(jié)拍中，，74194實現(xiàn)左移功能，即在時鐘脈沖作用下，把逐次反方向移進。由于前兩個節(jié)拍中，門G關(guān)閉，輸出為0，因此四路彩燈的輸出。在第三節(jié)拍中，，74194仍然左移，一直保持為0000。此時，門G翻開，時鐘脈沖CP同時加到四個輸出端，由于CP是1Hz秒脈沖，在1s時間內(nèi)高電平和低電平持續(xù)時間均為0.5s，因此實現(xiàn)同時亮0.5s、同時滅0.5s，在4s內(nèi)共進行4次。第三節(jié)拍結(jié)束后返回第一節(jié)拍，如此反復(fù)，實現(xiàn)四路彩燈循環(huán)顯示。表2四路彩燈工作過程說明秒脈沖7416174194彩燈輸出第一節(jié)拍00000101000110101010110001100111011111000110011101111第二節(jié)拍10010111001111010101011101100100000001110110010000000第三節(jié)拍0001001101010111010101000000000000000001Hz時鐘CP〔注：時鐘由第三節(jié)拍的1011返回到第一節(jié)拍的0000循環(huán)進行〕七、設(shè)計方案電路圖下列圖為四路彩燈顯示的一種簡易實現(xiàn)電路。圖3：四路彩燈顯示系統(tǒng)的一種實現(xiàn)電路八、在EWB環(huán)境下仿真根據(jù)設(shè)計的電路圖，進行仿真實驗，仿真時用74LS160代替74LS161如圖分別為在7.00s和11.00s時的截圖7.00s時11.00s時九、實際電路的連接和調(diào)試按照仿真的電路圖和上面芯片的引腳圖在面包板上連好線路，經(jīng)檢查無誤后，接通電源可看到四個二極管都亮，拔動開關(guān)，調(diào)好脈沖，觀察二極管的變化，可以看到電路和仿真的一樣。實物電路圖為：十、設(shè)計總結(jié)在課程設(shè)計中，剛開始對于彩燈電路的設(shè)計，我感覺自己對芯片的功能還是不太了解，后來又重新查閱了一遍,使自己芯片74LS04、74LS08、74LS20、74LS32、74LS161、74LS194的功能做了詳細的了解和掌握，選擇了適宜的芯片。但又在實物連線時出了問題，只要接錯一根，就前功盡棄了。為此，電路圖共連接了兩次才成功。通過這次的課程設(shè)計使我不僅在理論知識方面得到提高，在實踐操作能力方面也得到了鍛煉。整個課程設(shè)計的過程使我第一次覺得自己學(xué)有所用。這次的課設(shè)提到的不僅是我們的專業(yè)知識，還有一個大學(xué)生應(yīng)該具有正確的學(xué)習(xí)、生活態(tài)度：認(rèn)真、嚴(yán)謹(jǐn)、堅持、交流等等?！凹毠?jié)決定成?。〃曉俅伪或炞C，特別是實物連接電路圖的時候