路彩灯显示电路_数字逻辑_课程设计.docx

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1、数字电路逻辑设计课程设计设计题目：四路彩灯显示系统专业班级：姓名：学号:设计课题：四路彩灯显示系统设计1.设计任务和要求设计一个四路彩灯控制器,设计要求如下：(1)接通电源后，彩灯可以自动按预先设置的程序循环闪烁。(2)设置的彩灯花型由三个节拍组成：第一节拍：四路彩灯从左向右逐次渐亮，灯亮时间1s,共用4s；第二节拍：四路彩灯从右向左逐次渐灭，也需4s；第三节拍：四路彩灯同时亮,然后同时变暗,进行4次,所需时间也为4s0(3)三个节拍完成一个循环，一共需要12s0一次循环之后重复进行闪烁。2.设计分析四路彩灯既有四路输出，设依次为Qd、Qc、Qb、Qa,若“1”表示灯亮，“0”表示灯灭，由课题

2、要求可知四路彩灯显示系统要求如下表1所示的输出显示。表1四路彩灯输出显示说明输出所用时间QQQQdcba开机初态00001000Is第一节拍1100Is逐次渐亮1110IsI111Is1110Is第二节拍1100Is逆序渐灭1000Is0000Is11110000第三节拍1111同时亮，然后同0000时灭，进行四次1111000011110000由上表可知，需要一个分频器起节拍产生和控制作用，4s每一个节拍，3个节拍共12s后反复循环。一个节拍结束后应产生一个信号到节拍程序执行器，完成彩灯渐亮、渐灭、同时亮、同时灭等功能。分频及节拍控制可以用一个模12计数器来完成；彩灯渐亮、渐灭可以用器件的左

3、移、右移功能来实现，因此可选用移位寄存器74194来完成。同时亮、同时灭可考虑把IHZ的秒脉冲信号直接加到输出显示端来完成。综上所述，要完成四路彩灯显示功能需要有分频器、节拍控制器、节拍程序执行器及脉冲源等电路。记第一，二，三节拍分别为YYY有效时间应为4秒，Y结束Y马上开始，YO12O11后Y马上开始，如此循环不断。为此可考虑采用移位寄存器构成的移位型控制器。2由于有三个状态，因此需要用三个触发器对现时状态进行记忆，为使各状态的有效时间间隔为4秒，则驱动该移位控制器动作时钟周期应为4秒。应在开机瞬间，使移位型控制器的状态被确定下来，即丫丫丫节拍应为100,可控制输入信号使触012发器置位、复

4、位来实现。为实现Y功能要求器件具有右移功能，为实现Y功能要求器件有左移功能；O1而且左、右移输入可为“0”也可为“1”；为实现匕功能，要求器件同时具有并行置数功能。因此可选用一种具有左移、右移和并行置数功能的通用移位寄存器741S194o741S194具有并行输入端A、B、C、D,并行输出端Qa、QBsQcQd，右移输入端SR,左移输入端S1和模式控制输入端S0.S1以及一个无条件直接清除端C1R。模式控制输入S0.S1有00、。1、io、W四种组合方式，分别表示双向移位寄存器所具有的四种功能，即禁止、右移、左移和并行置数。为了使当YoYY2=100时,s0s1=01（右移）,*2=010时,

5、SOS1=IO（左移），当丫0。2=001时SOq=I1（并行置数）。741S194的输出端初态均为零，在开机瞬间，使移位控制端SOq的状态被确定下来，即YOYY2=WO时，s1=01右移串行数据输入端SR经脉冲信号经四分频电路和通过两或门组成的节拍电路，使四路彩灯从右到左依次亮共4秒，当KYY2=OWs0s1=10左移串行数据输入端S1经脉冲信号经四分频电路和通过两或门组成的节拍电路，使四路彩灯从左到右依次灭共4秒，YOO2=001so=11并行数据输入端A、B、C、D经脉冲信号经四分频电路和通过两或门组成的节拍电路，使四路彩灯同时为“1”秒、同时为“0”秒，重复4遍共4秒，完成一个循环共需

6、12秒，12个CP脉冲。3 .设计方案分析以上设计任务，该控制系统完成如图3-4所示的控制流程，系统结构框图如图3-5所示。其中脉冲源采用秒脉冲发生器，用以提供频率为IHZ的时钟信号；分频器将IHZ的时钟信号四分频，用以产生（即4S）的时钟信号；节拍控制器产生三个节拍循环的控制信号；节拍程序执行器完成在每个节拍下的系统动作，即数据的左移、右移和送数功能，可以使用双向通用移位寄存器741S194完成；显示电路完成系统循环演示的指示，可以用发光二极管模拟。系统控制流程图及控制系统结构框图如下图所示：图1：四路彩灯控制流程图图2：四路彩灯控制系统结构框图4 .设计实现下图为四路彩灯显示的一种简易实现

7、电路。该电路选用同步十六进制计数器74161实现模12分频及节拍控制，用4位双向移位寄存器74191实现彩灯的渐亮、渐灭功能。图3：四路彩灯显示系统的一种实现电路四路彩灯显示系统的工作过程如表2所示。74161的输出为QQQQ；74194的输出为QQQQ；四路彩灯的输出为0123ABCDQQQQ074194的工作方式控制端M=QQ,M=Q+Q。在第一节拍中，abed132032MM=01,74194实现右移功能，即在时钟脉冲作用下，把D=1逐次移进；在10SR第二节拍中，MM=10,74194实现左移功能，即在时钟脉冲作用下，把D=010SR逐次反方向移进。由于前两个节拍中Q=0,门G关闭，输

8、出为0,因此四路彩灯3的输出QQQQ=QQQQ。在第三节拍中，MM=10,74194仍然左移，abedABCD10QQQQ一直保持为OOO0。此时Q=1,门G打开，时钟脉冲CP同时加到四个ABCD3输出端QQQQ,由于CP是IHZ秒脉冲，在IS时间内高电平和低电平持续时间abed均为，因此QQQQ实现同时亮、同时灭，在4s内共进行4次。第三节拍结束后abed返回第一节拍，如此反复，实现四路彩灯循环显示。表2四路彩灯工作过程说秒脉7416174194彩灯输出明冲Q3Q2Q1Q0M1M0QQABQCQDQaQbQCQd第个00000110001000-个00010111001100节个001001

9、11101110拍个00110111111111第个01001011101110二个01011011001100节个01101010001000拍公01111000000000第个IOOO100000三个1001100000IHz时钟CP节个1010100000拍个1011100000注：时与I由第三节拍的101返回到第一市拍的0000循环进行5.四路彩灯系统程序表说明输出QQQQABCD时间开机状态0000YO11114sY100004sY211111111000000004s6.设计说明利用741S02N节拍控制器、741S74D组成的四分频电路，741S194D左右双向移位。下面是它们的

10、引脚图:SN741S194A引脚图VCCOoOiOjCPSiF1F1向向向向F1R1臼国向区111回11回MRDsrPoP1P2PaDS1GND7432741S3274S3274HC3274C32Y=AB1A114Vcc10213401Y3124A2A4114Y205103BAY693AGNDt783Y四2输入或门Ic1RC1idVcc1DC2132CT?IC1K30122D询4112C1KIQ5X1。两IQt692QGNDC78带装立和懵除端双D触发器C741S72数据手册7.所需器件741S325个、741S194D1个、741S004个、741S102个、741S1611个开关1个、时钟

11、源1000OHZ5V1个、5V电压源1个、探灯4个、导线若干条。8 .Mu1tisim仿真电路图,4通过Mu1tisim仿真，该电路可以实现实验要求的四路彩灯显示系统及其循环。9 .设计实现功能系统启动后按开关两次，自动从初始状态按照规定程序完成3个节拍的循环演示。第一节拍：四路彩灯从左向右逐次渐亮。第二节拍：四路彩灯从右向左逐次渐灭。第三节拍：四路彩灯同时亮,然后同时变暗。10 .实际电路的连接和调试按照仿真的电路图和上面芯片的引脚图在面包板上连好线路，经检查无误后，接通电源可看到四个二极管都亮，拔动开关，调好脉冲，观察二极管的变化，可以看到电路和仿真的一样。11 .设计应用该设计制作成饰灯

12、,增加彩灯的数量可现实所需要的图形输出，作闪烁灯光使用可应用于商业广告或者霓虹灯和家居装饰品。12 .经验总结通过本学期对数字电路逻辑设计一书的学习，通过查找资料和网上搜索相关资料，完成了本次课程设计。我又一次运用了所学知识，进一步了解到自己所学的知识的作用。下面是我这次课程设计的心得体会。首先是四路彩灯电路的设计，我发现自己对芯片的功能还是不太了解，后来又重新查了一遍，选择了合适的芯片。但又在连线时出了问题，出了问题并不重要，重要的是让自己冷静下来，用心去找出问题的所在。然后用自己所学知识解决掉问题，硬是不能解决的，可以去请教别人，但在问别人的时候，一定要理解对方是怎样解决掉这个问题的，否则你将一无所获，下次遇到这个问题你一样又不知道。其次是电路的连接，线路连接比画图难多了。在连接的时候先要检查芯片、电线等。在连接的时候也要非常的细心，而且要有耐心，只要接错一根，就前功尽弃了。因此，要学会耐心细致的做一件事，不要毛躁，不要粗心。当然，和别人的合作也非常重要。将来走入社会，能否找到好工作，或者说事业顺利，团队合作占了很重的分量，而当今社会，很多公司、企业都非常重视团队合作精神。最后，我要感谢学校给我们这样的实践机会，也感谢老师对我们的耐心教导。总之，这次设计，让我体会到了团队合作的重要性，让我以后做事更有耐心，更加细心。