数电设计性实验最终版.doc

茂 名 学 院 课程设计说明书 课程名称： 数字电子技术课程设计 题 目： 彩灯控制器的设计 学生姓名： 专 业： 计算机科学与技术 班 级： 学 号： 指导教师： 莫琦 日 期： 2010 年 5 月 30 日 茂 名 学 院 课 程 设 计 任 务 书 设计题目 彩灯控制器的设计 主要内容及要求 （1）以半导体数码管作为控制器的显示器，它能自动地依次显示出数字0、1、2、3、4、5、6、7、8、9（自然数列），1、3、5、7、9（奇数列），0、2、4、6、8（偶数列）和0、1、2、3、4、5、6、7、0、1（音乐符号数列），然后又依次显示出自然数列、奇数列、偶数列和音乐符号数列……如此周而复始，不断循环。 （2）打开电源时，控制器可自动清零，从接通电源时刻起，数码管最先显示出自然数列的0，再显示出1，然后按上述规律变化。 进度安排 1．5月30日：老师给出选题内容，课程设计的相关要求，指导时间及任务完成期限。 2．6月1日—6月5日：去图书馆和网上查找相关资料，并且构思整个设计思路。 3. 6月6日—6月12日：选择适当的芯片组合电路，设计各个部分的电路图，并仿真，改善电路图。 4．6月13日—6月16日：根据电路的原理写出设计方案。 5．6月17日—6月20日：设计方案的检查，修正，改进，按要求打印方案。 总评成绩 指导教师 学生签名 题目 彩灯控制器的设计 一、设计任务与要求 任务： 1.以半导体数码管作为控制器的显示器，它能自动地依次显示出数字0、 1、2、3、4、5、6、7、8、9（自然数列），1、3、5、7、9（奇数列），0、2、4、6、8（偶数列）和0、1、2、3、4、5、6、7、0、1（音乐符号数列），然后又依次显示出自然数列、奇数列、偶数列和音乐符号数列……如此周而复始，不断循环。 2.打开电源时，控制器可自动清零，从接通电源时刻起，数码管最先显 示出自然数列的0，再显示出1，然后按上述规律变化。 要求： 1.熟悉彩灯的工作原理，设计满足要求的彩灯控制器； 2.学习数字电路中触发器、时序计数、组合逻辑、译码显示等单元 电路的设计及综合应用； 3.掌握设计电路的方法； 4.学习复杂数字系统的调试、测试方法。 二、方案设计与论证 彩灯是一束束用导线连接起来的并联灯泡，当接通电源后，彩灯就会工作， 但里面可能是由编程或非编程的电路控制灯泡的运作的，譬如实现音乐彩灯、闪 烁、循环、时控等功能。 数列的产生可以通过计数器和逻辑门实现，而循环则需要用到时序电路控 制，如触发器等，而最后可以用逻辑门把几个输出接到同一个数码管。 方案一、 1. 十进制计数器的输出奇数列偶数列音乐符号数列一个4bit的D触发器实现用一个减5的减法器和4bit的D触发器实现音乐符号数列十进制计数器将最高位恒为0就可以实现就是把这四种4bits输出结果选通到数码管1. 异步二—五—十进制加法计数器的74LS90 和74LS153 来实现包括0-9 的自 然数列、1-9 的奇数数列、0-8 的偶数数列和音乐数列的二进制。 2. 采用555 定时器构成的多谐振荡器、74LS48、七段数码管各一个，2K 电阻两 个，0.01uF、100uF 电容各一个，线若干来控制四种循环。 3. 该设计的关键是对产生十进制的74LS90 的QA、QD 强制置数的处理，设计要 求产生奇数，实际上就是QA 强制置1；要求产生偶数，实际上就是把QA 强制置 0；要求产生0-7 的音乐符号，实际就是把QD 强制置0。 方案论证： 方案一用到的材料比较简单，在课本和实验中学到过。比方案二思路简单易 明，用到电容和555 定时器来构成，容易造成错误。所以选择第一种方法。以下 讲述设计的过程与思考。 三、单元电路设计与参数计算 1、彩灯控制器的构成 设计的总电路由循环控制电路、序列控制电路、输出电路三部分组成，其中 序列控制电路又包括自然序列、奇偶序列和音乐序列控制电路。其工作流程是通 过循环电路控制序列电路中序列的循环，再由输出电路输出序列。 其工作框图如图1 所示。 电路工作总框 2．彩灯控制器的工作原理 1.循环控制电路 该循环控制电路是用了2bit的状态D触发器状态D触发器的时钟就是状态转换信号。循环一次需要30个基本时钟，因此十进制计数器产生3个进位信号，而题中要求有四个，因此需要在