八路彩灯课程设计--八路彩灯控制器的设计

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1、课程设计报告   课程:数字电路题目:八路彩灯控制器的设计院系:物理与电子信息学院专业:2011级电子信息科学与技术学号:                         指导教师:20111302031姓名:李俊   完成日期:2008年6月22日10摘要：本次八路彩灯电路的制作主要采用74LS194芯片接成扭环形结构的移位寄存器来实现，通过555定时电路组成多谢振荡电路。整个电路主要由移位寄存器、控制电路、脉冲发生器构成8个彩灯的循环控制，并且可以组成多种花型。关键词：控制、循环、555定时电路一、设计

2、内容与设计要求1.设计目的⑴学会将一个实际情况抽象为逻辑电路的逻辑状态的方法。⑵掌握计数、译码、显示综合电路的设计与调试方法。⑶掌握实际输出电路不同要求的实现方法。2.设计任务八路彩示系统，该系统实现以下功能：⑴八路彩灯从左向右逐次渐亮，间隔为1秒。⑵八路彩灯从右向左逐次渐灭，间隔为1秒。⑶八路彩灯同时亮，时间为0.5秒，然后同时变暗，时间为0.5秒，反复4次。3.设计要求⑴确定总体设计方案画出总方框图，确定各单元电路的功能，进行单元电路的设计，画出逻辑图。⑵选择元器件型号。⑶画出总逻辑图和装配图，并在实验

3、板上组装电路。⑷进行电路调试，使其达到设计要求。⑸写出总结报告。4.参考器件555定时器、计数器、双向移位寄存器、显示译码管、数码显示管、发光二极管及一些门电路等。二、总体设计思路根据课程设计课题要求，要实现本系统，需要设计时钟脉冲产生电路，循环控制电路和彩灯花样输出电路。时钟脉冲产生电路由74LS163分频实现，循环控制电路由74LS163和74LS10实现，彩灯花样输出电路由74LS194和相关逻辑电路实现。三、总体设计原理1.基本原理10由设计要求出发可知彩灯的三个节拍可以用移位寄存器74LS194实

4、现，通过控制S0和S1实现右移、左移和送数，通过控制CLR＇控制清零。第一节拍为1右移，第二节拍为0左移，第三节拍全亮为置数1，全灭为清零。由于程序循环一次要20秒，故需要一个20进制的计数器控制循环。第三节拍时要求1秒内全灭全亮各一次，故脉冲信号频率比先前两节拍时脉冲频率要快一倍，而且要以相同频率控制CLR’。可以用一个16进制计数器产生脉冲信号，一路送到控制20进制的计数器，一路经逻辑电路送到移位寄存器。2.设计框图移位计数器74LS19420进制循环控制器多谐振荡器彩灯显示输出16进制分频计数器图13

5、.总逻辑电路原理图10图2四、各单元电路设计1时钟脉冲产生电路用555定时器构成多谐振荡器,电路输出便得到一个周期性的矩形脉冲,其周期为:T=0.7(R1+2R2)C………………………(5-1)控制74LS163模十六计数器电阻值和电容值可设为：R1=1KΩ，R2=17.4KΩ，C=0.01μF由公式（1-1）计算得：T=0.2506S10图32.多谐振荡器用555定时器构成多谐振荡器,电路输出便得到一个周期性的矩形脉冲,控制74LS163模十六计数器，74LS163A输出2倍T的脉冲信号，B输出4倍T的脉

6、冲信号，大约为1S。图43.20进制循环控制电路10图54.具体实现：如果模N计数器的计数序列从最小0到最大数N-1，那么N是多余的，可用与非门检测N,当N出现时，与非门输出为低，用它控制清零端CLR’，将计数器清零。此处工作状态从00000~10011，检测10100（异步清零）。5.彩灯花样输出电路：⑴运用到74LS194功能表输入输出功能/CRS1S0CPSLSRD0D1D2D3Q0Q1Q2Q30×××××××××0000清零111↑××d0d1d2d3d0d1d2d3送数101↑×1××××1Q0n

7、Q1nQ2n右移110↑0×××××Q1nQ2nQ3n0左移表1⑵通过20进制计数器的输出端的E、D信号控制移位寄存器的S0和S1及其ＣＬＲ＇端真值表10CLK时间／Ｓ节拍QEQDS0S1SRSL74LS194动作0１Ｈｚ脉冲B1第一节拍00101*右移112001023001034001045001056001067001078001081HZ脉冲B9第二节拍0101*0左移0910010110110101111201011213010113140101141501011516010116２Ｈｚ　脉冲A1

8、7第三节拍1011**送１清零171011181810111910112019１０１１21１０１１2220１０１１23１０１１表2由上表得：Ｓ０＝ＱD＇Ｓ１＝ＱE＋ＱD10CLR＇＝（ＱE*A+QE＇）进一步分析可知７４ＬＳ１９４脉冲控制：ＣＬＫ＝（ＱE*A+QE＇）*ＱE+B五、实验、调试及测试结果分析1结果的调试及分析⑴调试使用的主要仪器:数字万用表直流稳压电源示波器函数信号发生器⑵测试电路的方法和技巧:先检