彩灯循环显示控制器电路的设计 数字电子技术课程设计 毕业设计.doc

工程基础实验与训练中心课程设计说明书成绩南京工程学院课程设计说明书（论文）题目 彩灯循环显示控制器电路的设计 课 程 名 数电课程设计 院 (系、部、中心) 电力工程学院 专 业 智能建筑电气 班 级 智能081 学 生 姓 名 周玉秀 学 号 206081005 设 计 地 点 物理实验中心C405指 导 教 师 殷埝生 曾宪阳 工程基础实验与训练中心设计起止时间： 2010年12月13日至 2010年12月17日1目录一、 设计题目1二、 设计目的1三、 设计要求1四、 设计思路与方案1五、 具体电路设计2六、 仿真与调试5七、 结果分析6八、 改进措施6九、 设计总结6十、 参考文献7 一设计题目 彩灯循环显示控制器电路的设计；二设计目的1、学会将一个实际情况抽象为逻辑电路的逻辑状态的方法；2、进一步了解数字电子技术课程设计的基本思想和方法；3、掌握实际输出电路不同要求的实现方法；三、设计要求1、16路彩灯输出显示；2、彩灯闪烁按一定规则变化（至少三种以上），可通过输入开关设置彩灯闪烁的规律；3、 电路有复位控制，复位按钮闭合时彩灯循环输出，复位按钮断开时彩灯熄灭；4、 可设定彩灯闪烁时间，彩灯闪烁时间可通过开关输入；四、设计思路与方案1、 如何控制彩灯输出显示16路彩灯以及彩灯闪烁按三种以上规律变化；方案思路一：因为要求彩灯要三种以上的规律变化，所以要用双向移位寄存器74LS194来实现。74LS194有两个工作方式控制端S0、S1，当S0S1=01时，寄存器执行左移功能，数码从Sl端输入；当S0S1=10时，寄存器执行右移功能，数码从Sr端输入。74LS194只有四个输出端，要实现16路彩灯输出显示必须采用四个74LS194芯片，这是可以通过四片芯片两两级联组成两个8位双向移位寄存器，再通过S0S1控制端实现左移右移功能，从而实现四种闪烁变化。方案思路二：要使彩灯闪烁按三种以上规律变化，可以采用计数器与译码器结合来实现，计数器输出信号输入至138译码器，由138译码器，根据计数器输出不同的计数结果，即可控制两个138译码器译码得到16种不同的输出信号，决定控制彩灯的循环变化。显然，不同的计数器与译码器电路，得到的是不同的彩灯循环控制结果。若译码器不变，在计数器的控制端输入不同的控制信号，进行不同的计数，则在输出端可见不同的彩灯循环输出。方案比较：方案一总体上比方案二要好。74LS194寄存器是一个双向移位寄存器，它可以通过双向移位来实现彩灯的变化，这样比较的方便与容易实现。而采用计数器与译码器的结合时要用不同的计数方法来实现彩灯的变化，这样会比较的麻烦与不容易实现，因此采用方案一比较好。2、 如何控制S0S1两个控制端。方案思路一：用两片74LS151数据选择器来实现。一个151数据选择器的输出端直接与第一个级联的S0相连接，通过一个非门与S1相连接。另一个151数据选择器直接与第二个级联的S0相连接，通过一个非门与S1相连接。这样就能通过151来控制S0S1两个控制端。再用两个161计数器将不同的脉冲驱动151数据选择器。方案思路二：直接用两个输入开关来控制S0S1。方案比较：方案一更能够体现出设计的目的，用151控制S0S1控制端能够实现输入开关的减少，从而只要一个开关就能控制电路，而方案二不能体现设计的目的，而且设计中还会出现很多问题。五、具体电路设计1、控制信号电路用八进制161计数器形成逢八进一的脉冲以驱动下一个六进制的161计数器，两个161计数器都用置数法做。六进制计数器形成脉冲驱动151数据选择器来控制S0S1控制端。 2、花型控制电路 运用双向移位寄存器的输出驱动彩灯，通过控制S0S1来实现彩灯的闪烁变化。两个194通过级联的方式形成电路的上半部分，另外两个194通过级联形成下半部分。改变S0S1的输入以实现多种循环移动。 3、总电路的实验图。通过161计数器和151数据选择器来控制S0S1两端以实现194移位寄存器的双向移动。设计总电路图4、本次设计的花型有以下几种：花型一：两组彩灯从右到左顺次渐亮，再顺次渐灭；花型二：一组彩灯从左到右顺次渐亮，再顺次渐灭，一组彩灯从右到左顺次渐亮，再顺次渐灭；花型三：两组彩灯从左到右顺次渐亮，再顺次渐灭；花型四：一组彩灯从右到左顺次渐亮，再顺次渐灭，一组彩灯从左到右顺次渐亮，再顺次渐灭；六、仿真与调试电路如设计总电路图接好，将彩灯分为第一组和第二组，经过仿真与调试按下输入开关就能够出现以上所说的四种花型，下图为彩灯的排列方式以及彩灯的四种花型的波形图。彩灯的排列方式 彩灯的四种花型的波形图 七、结果分析 经过仿真与调试，电路能够实现预期的花型，不过在实验的过程中在试验箱上有四个灯不能复位，但波形图确可以同时复位。八、改进措施 针对有四个灯不能同时复位，可以增加一个复位控制开关同时控制四个移位寄存器的复位端。九 设计总结 通过这次的课程设计，我学到了很多东西。刚开始时对自己选的课题不知所措，感觉很陌生虽然课上都学过但是使用起来确不太会。这是我明白了仅仅掌握了课堂上学到的理论知识是远远不够的，还需要将那些理论知识和实际的东西结合起来，才能很好的将数电这门课程学好学透。明白了这些，于是我上网查找一些关于课题中芯片的使用情况和功能，去图书馆查找一些课题的资料，这样我就更好的理解课题的基本思想和设计方法。在设计课题的过程中遇到了很多问题，刚开始不知道该用哪些芯片实现想要的功能，这时静下心来仔细的分析课题，再加上通过和同学老师的讨论使我基本的确定该使用哪些芯片。我想到用74LS194双向移位寄存器来实现彩灯的闪烁，在设计的过程中也碰到了一些问题，比如应该怎样控制S0S1控制端，这时我想用输入开关来控制S0S1，但这样设计的过程中碰到了更多的麻烦，而且这样不能体现设计的价值。然后我查找相关的资料，我想到了用数据选择器来控制S0S1，用161计数器来驱动151数据选择器。在解决了这些的问题之后，经过仿真与调试得到了四种花型的结果，那一刻觉得特别的开心。在本次的设计中，我不仅巩固了课堂上学到了的理论知识，而且还锻炼了我的动手能力和实践能力。我还学会了一些数电设计的基本思想和方法，也学会了查找资料以及分析问题。而且我觉得我对数电的理解还是不够，因为一些芯片的使用功能还是不够熟练。总之通过本次实验我学会了很多，学会了独立分析问题解决问题。十、参考文献【1】 成立，数字电子技术，北京机械工业出版社，2004【2】 吴培明，电子技术虚拟实验，机械工业出