数字电路多路彩灯课程设计

《数字电路多路彩灯课程设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《数字电路多路彩灯课程设计（10页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、西安邮电学院电子设计报告书 多路彩灯控制器学院名称： 学生姓名：专业名称：班 级： 实习时间：一课程设计题目多路彩灯控制器二课程设计目的1.复习数字电路知识，学会将数电理论用于实际电路中去；2.认识常用逻辑器件，并学会使用这些芯片设计简单数字电路；3.学会使用面包板测试设计好的逻辑电路，并使用万用表进行调试排错；4.培养合作精神与独立完成电路的能力，初步学会自主设计、连接、调试数字电路。三多路彩灯控制器设计实现要求在实验板上构建一个多路彩灯控制器，要求： 1.实现快慢两种节拍的变换；2.至少控制8路彩灯信号，产生3种以上的花型变换；3.彩灯用发光二极管代替；4.花型由设计者自行确定。四课程设计

2、总要求 1.设计电路实现题目要求； 2.电路在功能相当的情况下设计越简单越好； 3.注意布线，要直角连接，选最短路径，不要相互交叉； 4.注意用电安全，所加电压不能太高，以免烧坏芯片和面包板。五. 使用元器件1.设计所需的元件有：器件名称功能描述数量用途74LS00P2输入端四与非门1个花型节拍条件判决74LS04P六反相器1个花型节拍条件判决控制、时钟延迟74LS151N8选1数据选择器1个花型转移的部分控制74LS74AN正触发双D触发器1个第二种花型的条件移位输入控制74LS194AN四位双向通用移位寄存器2个彩灯花型控制74LS161AP可予制四位二进制异步清除计数器2个节拍产生器EN

3、555A555定时器1个1Hz时钟脉冲信号产生器电阻150K150K电阻器1个电阻4.7K4.7K电阻器1个电容 4.7f4.7f电容器1个电容0.01f0.01f电容器1个电阻100100电阻器3个LED灯用限流电阻发光二极管发光二极管10个表示八路彩灯、显示时钟信号导线纯铜导线若干连接电路面包板面包板1块作为连接电路的基板六课程设计方案总体电路共分三大块。第一块实现花型的演示；第二块实现花型的控制及节拍控制；第三块实现时钟信号的产生。设计花型花型1：从左至右顺次渐亮,全亮后顺序渐灭；花型2：8路灯分两半，从左至右渐亮，全亮后，再分两半从左至右渐灭。花型3：从中间到两边对称地逐次渐亮，全亮后

4、仍由中间到两边逐次渐灭。 花型1（1 Hz） 花型2（0.5 Hz）花型3（1 Hz） 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 1 1 0 0 0 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 0 0 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0

5、0 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 1 1 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 1 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 1 0 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 0 0 0 1 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 七实验原理1.555定时

6、器(EN555) 555的时钟周期满足 T 1.1RC其设计电路如下，用于产生1Hz时钟信号。 2.节拍控制电路 由一片151和一片74级联实现。整体上实现脉冲频率的变换，即交替产生快慢节拍。 令74的Vcc，CLR，PR都接高电平，将Q的输出接到D端，Q端的输出接到151的D1端。令151的D0，D2，D3，D4，D5，D6，D7，B，C，G，GND接低电平，Vcc接高电平，D0接时钟信号的CP脉冲，A端接由花型控制电路的QG输出。 所以Y端的输出就为：Y=CP*A+Q*A (Q是74D触发器的输出端)由D触发器具有记忆功能，记录上一个状态，所以在每一个CP脉冲的上升沿，Q输出为上一次的记录

7、（即一个脉冲）。也就比时钟信号电路的CP脉冲慢了一拍。 电路图如下: QGVCC 741CLR 1D 1CLK 1PRE 1Q 1Q GNDVCC D4 D5 D6 D7 A B C 151D3 D2 D1 D0 Y W G GND CP +VCC 输出给其他 电路的CP脉冲3.花型控制信号电路由二片161级联的模32计数器。161的级联用的是同步，并用QH清零。当三种花型全新显示一遍后（总共64拍）161的输出变为00000100所以将161高位片的Q2（即QG）信号输给节拍控制电路的151的A来通过节拍控制电路改变第二遍花型显示的频率。161的CP脉冲来自节拍控制电路中74的输出端Y。电路

8、图如下：输信号给151的A+VccVcc CO QE QF QG QH CTt LD 161 (高位片）CRCP D0 D1 D2 D3 CTp GNDVcc CO QA QB QC QD CTt LD 161 (低位片)CR CP D0 D1 D2 D3 CTp GND 151的Y端输出给这里的CP4. 花型演示电路 我的设计是每种花型显示一遍，所以三种花型完全显示一遍需要的总结拍数为32，即116显示第一个花型，1724显示第二个花型，2532显示第三个花型。 要用194实现三个花型的连续显示必须对两片194的S1、S0和SL、SR一句节拍的变化进行相应的改变。现将两片194分为低位片1和

9、高位片2，再将其输出端从低位到高位记为L1L8。列出各花型和其对应的194的S1、S0、SL、SR的输入信号及节拍控制信号列表如下：(用Li表示Li的取非) 低 位 片 高 位 片 节拍控制信号花 型 SL SR S1 S0 SL SR S1 S0 QAQH 1 XL8 0 1 X L4 0 1 0000000011110000 2 XL8 0 1 XL8 0 1 0000100011101000 3L1 X 1 0 XL8 0 1 0001100011111000经过分析可以得到控制194高低位片的左移右移变化的控制量。用QAQH表示161从低位到高位的个输出端。控制结果表达式如下： 低位片

10、 高位片 SL=L1 X SR=L8 SR=L4*QE+L8*QE S1=QD*QE S1=0 S0=S1 S0=1电路图如下：接151的Y端 +VccVcc L5 L6 L7 L8 CP S1 SD 194 (高位片)CR SR D0 D1 D2 D3 SL GNDCR CP D0 D1 D2 D3 CTp GNDVcc L1 L2 L3 L4 CP S1 SD 194 (低位片)CR SR D0 D1 D2 D3 SL GND+Vcc +Vcc 接161低 接161高位 位片QD 片QE8 实验过程中遇到的问题及解决方案 实验第一天，对所要求的实验内容并不是十分明白清楚，在与同学的交流讨论

11、及老师的解释下明白了所要实现的结果。第一块连接的电路是555脉冲电路，这块电路是老师给大家作为演示在我的电路板上连接的，老师演示完后，我自己又将电路拆下重新连接了一遍，知道了该如何连接及其连接原理。电路连接完后，输入方波信号，控制信号灯高低电平交替闪烁。 实验第二天，我完成了第二块，节拍控制电路的连接。有了第一天的经验，电路连接已经比较熟悉，对斜口钳的使用也较为熟练，所以连接电路并未花费太多时间，但是电路连接好后，并未实现节拍控制，仔细检查一遍所连接的电路，发现有两处地方连接错误，改正后再接上电源，电路就可以正常工作了，实现了节拍控制，555信号控制灯闪烁一个高低电平周期，节拍电路闪烁一下。

12、实验第三天，开始连接第三块电路，花型控制信号电路。此块电路用两块161芯片级联实现摸32的电路。最开始，我设计的电路是模128的，连接完毕后，计数器并未正常工作，计数信号灯也没有亮，将发光二极管拿下来用万用表检查了一下，发现有一个二极管不工作，还有两个二极管正负接反了，改正后再接入电源，发现还是不行。进而再次检查电路及导线，将每根导通的电路导线都用万用表测试一遍，看电路是否导通，最后发现，是面包板上下两个部分电路并不导通，用两根导线讲不导通部分连接好后再接入电源，电路正常工作，计数器计数正常。但就来觉得整个实验用不了模128的计数器，便又将电路稍作了一些改动，改为模32的计数器，电路仍旧可以正

13、常工作计数。 实验第四天与第五天，我先是自己设计了花型，确定花型后，再研究该如何实现，实现中有三个问题考虑，花型用什么实现，该如何变化花型，如何让其变频。最终决定，用两片194实现花型，再用161节拍器实现花型变换，再让其与151相连变频输出。以上问题都弄清楚后，再列出真值表，列出函数关系式，最后根据关系式画出了电路图，开始连接电路。刚开始列出的表达式十分麻烦，以至于电路连接时也十分麻烦，连接完成后，接入电源，发现电路并未工作，排查许久还是未有结果。 实验第二周，与同学一起排查讨论时发现表达式可以简化，简化后电路十分简单明了，于是我将电路拆下，按照新的表达式所画出的电路图重新连接了电路，检查电

14、路连接无误后接入电源，只有一半彩灯工作，另一半并无反应，用万用表检查后发现左半边于右半边电路板不导通，用导线将其连接后，八个彩灯均正常工作，整个实验完成！9 实验总结本次实验我花了一周零两天的时间完成了整个设计过程，整个实验均是由我自己独立设计完成，获益匪浅，具体可以总结为以下几点：1.对数字电路知识的巩固与提高这次课程设计主要是运用数字电路逻辑设计的一些相关知识，在整个实习过程中，都离不开对数字电路课程知识的再学习。我在最开始，就先将实习用到的知识通过翻阅数电书回顾了一遍（这也是对这门课的复习，给以后的复习备考减少了很多负担），这样的回顾让我对知识的理解更加透彻，对后来的快速设计起了很好的铺

15、垫作用。2.学会了理论联系实际课程设计，通过选择的题目，根据要求，运用所学知识将其付诸实践来完成。这并不是在课堂上的单纯听懂，或者课后看书过程中的深入理解，这需要的是一种理论联系实践的能力。理论知识往往都是在一些理想状态下的假设论，而实际的动手操作则完全不同，需要考虑实际中的很多问题。有些知识在理论上可能完全没错但到了实际中则不然。比如在动笔做题时我们是不用考虑导线的电阻的，但在实际中，导线电阻有时是会带来时延造成花型变化的错乱，所以我们应尽量在连接电路时选择最短路径。3.学会了如何运用电路板、芯片、导线等组装各种功能的电路；虽然这不是第一次用电路板，因为之前的课内实验也用过，但当时的运用也只

16、是插些导线和电阻电容之类的，用了电路板的很小部分。这次的实习中应用了整块板子，实习后对电路板的组成完全了解了，并能熟练运用。实习中通过对电路的连接也懂得了如何通过设计的分析对所连电路的整体布局，如何更好的放置芯片在最合适的位置。在导线的连接上，如何选择导线走向是关键，我们应该尽量保证所连电路的简捷，宁短勿长，合理布线。一个完美的作品不仅要能很好的完成要求实现功能，还要在感官上给人美的享受。所以站在美的角度对自己的电路进行改良是很必要的。4.与同学的互相协作共同进步在实习中经常会遇到一些自己可能暂时无法想明白的问题，请教同学或老师是很好的做法，节省时间也会从别人上上学到更多。在设计时和同学相互交

17、流各自的想法也是很重要的，不同的人对问题的看法总有差异，我们可以从交流中获得不同的idea，其他人的设计一定有比你出色的地方，很好的借鉴，并在大家的商讨中选择最优方案最终一定会得到最好的设计方法。5.其他课程实习设计是开端，连接是关键，测试是必须。所以实现过程中不仅要求对知识的掌握要足够准确与精通，更要有绝对的耐心与细心。连接电路时一定按照自己的设计图仔细连接这会对后面的测试起到很好的铺垫作用。在后面查错时就不用花费精力在查线上，可以给减少很多后续工作，不必花费太多的功夫在检查电路上。十参考文献数字电路逻辑设计 高等教育出版社 王毓银编 数字电路实验指导书 张亚婷等 编 西安邮电学院电子与信息

18、工程系 2004； 西安邮电学院 电子设计 成绩鉴定表学生姓名瞿颖 班级/学号通工0912/10承担任务实验室（单位）电路与电子技术基础教学部所在部门电子工程学院实施时间2011年 12 月5 日 2011年 12月16日具体内容第一周讲授数字电路的设计方法及需要注意的问题；选定题目，并设计电路，完成电路设计；电路仿真；领取元器件，开始组装电路；第二周组装电路;老师验收电路;写实验报告；实验总结；成绩鉴定学习内容（40分）基本功能完成情况（25分）扩展功能完成情况（10分）其它（5分）接受单位评价（20分）实践能力（10分）学习态度（6分）学习纪律（4分）报告鉴定（40分） 报告内容与实践过程紧密结合（20分）报告质量（主题、结构、观点、逻辑、资料、字数 20分）评阅教师姓名赫建国职称副教授成绩评语 评阅教师签字 年 月 日 10