16路循环彩灯设计报告.docVIP

循环彩灯控制电路的设计 课程设计的目的 1、巩固和加强《数字电子技术》课程的理论知识。 2、掌握电子电路的一般设计方法，了解电子产品研制开发过程。 3、掌握电子电路安装和调试的方法及其故障排除方法，学会multisim软件对电路仿真。 4、通过查阅手册和文献资料，培养独立分析问题和解决问题的能力。 5、培养创新能力和创新思维。用中规模集成电路实现节日彩灯控制电路，主要用计数器、译码器、数据分配器和移位寄存器等芯片集成，本次设计特点是用双色发光二极管，能发出红色和绿色两种色光。有以下四种演示花型 要求彩灯亮、灭一次的时间为2秒，每256秒自动转换一种花型。花型转换的顺序为：花型1、花型2、花型3、花型4，演出过程循环演示 图1 循环彩灯整体结构框图 框图中，CO为定时器模块T256S的时间到输出，实际上就是模128计数器的进位输出，当T256S处于127时，CO为1。DR＼DL分别为移位寄存器模块的右移和左移串行数据输入端，Ml、M0为移位寄存器模块的方式控制端。当MlM0＝00时，移位寄存器处于保持状态；当MlM0=01时，移位寄存器处于右移状态；当MlM0＝10时，移位寄存器处于左移状态；当MlM0＝11时，移位寄存器处于并行置数状态。 根据规定的彩灯亮灭规律，导出系统控制器的ASM图，如图2系统控制器的ASM图所示。 其中，SRl6为2个8位移位寄存器模块LSR8和RSR8级联构成的16位移位寄存器，部分操作符号功能定义如下。 ． SLO：将括号内指定的移位寄存器模块左移1位，右侧位移入0。 ． SL1： 将括号内指定的移位寄存器模块左移1位，右侧位移入1。 ． SR0：将括号内指定的移位寄存器模块右移1位，左侧位移入0。 ． SRl： 将括号内指定的移位寄存器模块右移1位，左侧位移入1。 设计控制算法时，要注意保证判别条件T0(即定时器T256S的时间到输出,只可能在判别它的状态下能够为1，否则，系统将不能正常工作。由于本系统中花型1、花型2演示一遍需要2个时钟周期，花型3演示一遍需要32个时钟周期，花型4演示一遍需要16个时钟周期，而每种花型演示时间为128个时钟周期，所以，只要加电复位后控制器处于So状态，定时器处于0状态，且控制器和定时器同步工作，在每种花型的第2个状态判断T0的状态可以满足时序上的要求。 图 2 系统控制ASM图 256秒定时器模块T256S可以用两片74163级联实现，由于模为128且需要产生进位输出，所以必须将两片74163级联为128进制的程控计数器。对于两个移位寄存器模块LSR8和RSR8，可以用74198实现。 细化数据子系统结构的控制图如下图所示： 图3 16路循环彩灯控制结构图 我们可以根据循环彩灯的花型变换以及上述数据子系统列出74LS163的控制激励表： 图4 74LS163的控制激励表 LD,B1,B0,A1,A0的表达式比较复杂，我选择用数据选择器实现，其数据选择表如下图所示 QCQBQA (LD)’ B1 B0 A1 A0 000 1 1 1 1 1 001 T0 1 1 1 1 010 1 1 1 1 1 011 T0 1 T0 1 T0 100 R0 0 1 0 1 101 T0 1 T0 1 T0 110 L0 0 1 1 0 111 T0 1 0 0 1 图5 数据选择表 根据上述数据选择表画出循环彩灯控制电路的控制器 图6 以74LS163为核心构成的彩灯控制系统的控制电路 五、设计方案的确定（附具体电路图） 电路图由输出部分即数据子系统及控制电路部分组成。数据子系统由两个8位移位寄存器模块LSR8、RSR8和256秒定时器模块T256S组成。256秒定时器模块T256S可以用两片74163级联实现，由于模为128且需要产生进位输出，所以必须将两片74163级联为128进制的程控计数器。对于两个移位寄存器模块LSR8和RSR8，可以用74198实现。 具体电路图如下图所示： 图7 16路循环彩灯控制电路图 六、单元电路设计和所用的元器件的选择(包括器件的引脚结构图)八位双向移位寄存器可预置四位二进制计数器(并清除异步)8选1数据选择器(互补输出)74LS11 3输入三与门 图8 74LS198的引脚图 74LS163 图9 74163标准逻辑符号 图10 74163 惯用逻辑符号 该器件的标准逻辑符号较为复杂，将各部分简要说明如下： ①CTRDIVl6(Counter Divided)：定性符，表明它是十六进制计数器。 ②CR(Clear)的非：复位端(又称清零端)，低电平有效。5CT＝0：表示在时钟C5上升沿触发下电路的输出状态Q3Q2Q1Q0=0000