数字电路设计报告_多路彩灯.docVIP

XXXX大学 数字逻辑课程设计报告 ——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 ： 多路彩灯控制器的设计 一、课程设计题目（与目的） （一）多路彩灯控制器 （二）课程设计目的 1、进一步掌握数字电路课程所学的理论知识； 2、熟悉各种常用集成数字芯片的功能和应用，并掌握其工作原理，进一步学会使用其进行电路设计； 3、了解数字系统设计的基本思想和方法，学会科学分析和解决问题； 4、培养认真严谨的工作作风和实事求是的工作态度； 5、数电课程设计可以增强我们的动手实践能力。 二、任务和要求 彩灯控制器可以自动控制多路彩灯按不同的节拍循环显示各种灯光变换花型。彩灯控制器是以高低电平来控制彩灯的亮灭。实现彩灯控制可以采用EPROM编程、RAM编程、可编程逻辑器件、单片机等实现。在彩灯路数较少，花型变换比较简单时，也可以用移位寄存器实现。 彩灯控制器设计要求 设计一个8路移存型彩灯控制器，彩灯用发光二极管LED模拟，具体要求如下： 1、能演示三种或三种以上花型，花型自拟。 2、选做：彩灯明暗变换节拍为1.0s和2.0s，两种节拍交替运行。 （二）课程设计的总体要求 1、电路设计尽可能简化，做到模块。组装电路时，先单独组装振荡电路，测试无误后，再组装其他模块。 2、所有发光二极管都要接限流电阻。阻值在100－500Ω之间。 3、所有器件的多余输入端不允许悬空，请按实际情况做合适的处理。 4、电路中的高电平正常情况下3V，低电平正常情况下0.4V。介于二者之间的电平为非正常电平，会造成逻辑错误。 三、总体方案的选择 针对题目设计要求，通过分析问题和思考，设计出如下方案： （一）整体功能的实现需要四个模块来实现：花型的演示、花型的控制，节拍的控制，时钟信号的产生。 （二）主题框图如下： （三）各模块简要设计思路： 时钟信号电路：时钟信号的产生由一个555多频振荡器来实现； 节拍控制电路：节拍变化由74LS151八选一数据选择器完成，节拍的快慢变化可由74LS74双上升沿D触发器完成，它可实现二分频； 花型控制电路：由两个74LS161（四位二进制同步计数器）完成； 花型演示电路：由两个74LS194（双向移位寄存器）来实现。 四、单元电路的设计 （一）设计所需的器件 表一 器件型号 数量 器件型号 数量 74LS00 5 4.7μf 1 74LS04 1 0．01μf 1 74LS20 1 150kΩ 1 74LS74 1 4.7kΩ 1 74LS151 1 100Ω 2 74LS161 2 面包板 1 74LS194 2 剥线钳 1 555 1 万用表 1 导线 若干 （二）各个单元 由一片555适当电容电阻实现。 节拍控制模块 由一片74LS151和一片74LS74级联实现节拍的快慢交替。 让74的Vcc、CLR、PR都接高电平，将的输出端接到D端，Q的输出端接到151的端。令151的B、C、接低电平，接时钟信号的CP脉冲，A端接由花型控制电路的D1输出。所以=+。 D触发器具有记忆的功能，记录上一个状态，所以在每一个CP脉冲的上升沿，Q输出作为上一次的记录，即为一个脉冲。也就比时钟信号电路的CP慢了一拍。所以通过A为0或1选择Y端输出的脉冲的频率。A端接的是161的，即当达到第64拍时，节拍由慢一拍，到第128拍恢复，如此循环。节拍控制电路如下图： 3、花型控制模块 用两片161，级联成为一个模为64的计数器，当为1时重新计数。通过此模块可产生对CP的16、32和64分频。 花型控制电路如下图： 4、花型演示由二片194级联实现八个输出信号端和高位片）连接八个发光二极管，用其输出信号控制发光二级管的亮灭实现花型演示。 花型1：从左至右，全亮后，再左至右； 花型2： 花型3：从两边对称地逐渐亮，全亮两边次渐灭； 从右顺次亮从两边对称地逐渐亮，全亮两边次渐灭 194（1） 194（2） 一 16 0 1 × 0 1 × 二 8 0 1 × 0 1 × 三 8 0 1 × 1 0 × 四 16 1 0 × 1 0 × 五 8 1 0 × 1 0 × 六 8 1 0 × 0 1 × 由此表和161产生的对CP的16、32、64分频可画出对应194的S1、S0和SL、SR的波形图。如下图： 由此波形图可得出对应194的S1、S0、SL、SR的卡诺图 00 01 11 10 0 1 1 0 0 1 1 1 0 0 00 01 11 10 0 1 1 0 0 1 1 0 1 0 00 01 11 10 0 × × 1 × × 00 01 11 10 0 ×