多路彩灯数电课程设计.doc

第一章 系统组成及工作原理1.1 设计总体思路 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，和彩灯花样输出控制电路。时钟脉冲由555电路与74LS161分频实现，循环电路由74LS161和74LS20实现，彩灯花样输出控制电路，由74LS194与相关的逻辑组合电路实现。1.2 基本原理由设计要求出发可知道，彩灯的三个节拍可以用移位寄存器74LS194实现，通过控制S0和S1实现右移、左移、置数。第一节拍，为1的右移；第二节拍，为0的左移；第三节拍，全亮为置数1，全灭为置数0。由于程序循环一次要12秒，因此可以设计用一个12进制的计数器来控制循环。第三节拍时要全亮1s，全灭1s,可以通过在某时刻给74LS194置入1,1s后置入0。这就相当于在74LS194置数输入端加上一个0.5HZ的脉冲，我们可以通过74LS161分频得到。多谐振荡器1.3 电路设计流程框图分频控制12进制循环控制器移位寄存器74LS194输出显示第二章单元电路设计2.1 循环控制电路设计2.1.1 具体实现方法 根据设计要求所需的是12进制计数器，那么我们可以选择利用74LS161（或者74LS163）设计得到一个12进制的计数器。那么在电路设计时候就有两种设计思路，利用CR端清零，或利用置数端口进行置数。因为74LS161与74LS163都是同步置数，所以如果是置数法，应该在11即（1011产生有效置位控制信号）；介于74LS161是异步清零但是74LS163是同步清零，所以若是利用74LS161CR进行清零，则需要在12即（1100产生有效清零控制信号），而74LS163,则在11（1011产生有效清零信号）。2.12 12进制循环控制器示意图 因为试验室只提供74LS161，所以在实际调试时候用74LS161代替74LS1632.2 分频电路设计2.2.1具体实现方法由于计数器就是一个分频器，所以对于分频电路设计就比较简单了。在74LS161（或者74LS161）的时钟端给一个f=1Hz的控制脉冲，那么从输出端QA，QB，QC出来的分别是二分频（1/2f）、四分频、八分频。2.22 分频电路设计示意图2.3彩灯花样输出电路设计2.31 通过12进制计数器的输出端的QD、QC信号控制移位寄存器74LS194的S0和S1的真值表CLK时间/S节拍QDQCS1S0SRSL74LS194移位方向11第一节拍0001 1 X右移22000133000144000155第二节拍0110X0左移66011077011088011099第三节拍1011XX置1全亮10101011置0全灭11111011置1全亮0121011置0全灭由上表可得：S0=QCS1=QD+QC时钟端CLK用1HZ脉冲控制2.32彩灯花样输出电路接线图如下所示第三章 总电路设计经过一步一步的设计与分析，最后得到如下所示总的电路设计图 第四章 实验调试及测试结果分析4.1 在EWB软件上仿真调试将设计的电路在EWB软件上画好，然后用EWB软件仿真看是否能达到设计所要求的效果。4.2 把仿真好的电路进行实物连接调试及遇到的问题4.21 连接电路的方法和技巧 个人自己觉得在进行电路连接时候，我们要分模块连接并检查，要确保每个模块的正确性，然后再进行后面的电路连接，这样可以很容易的解决电路的故障问题。不要一步到位- 一次性就把整个电路的线全部连好；这样当一个复杂的电路时，如果电路出现问题时候，那么将很难找出出现故障的地方。4.2.2 第一个指示灯总是在熄灭状态，其它都符合要求 根据节拍两个指示灯的状态知道，前面的电路是正常的，而对于显示的4盏指示灯，其它三盏都符合要求，那么很有可能是QA引脚的问题。后来我换了一块74L194试验，结果第一个指示灯能正常工作了。4.2.3 第三个指示灯在第三节拍时总是暗的，其它都符合要求在解决第一个指示灯不亮的情况的过程中，换了新的74LS194芯片后又出现一个新的问题，第三个指示灯在第三节拍时候总是灭的无法亮。分析：由于在用开始的那块芯片时候第三个指示灯是正常的，现在在第一、第二节拍时候第三个指示灯能够正常亮灭，说明QC引脚，以及左移，右移相关的芯片引脚是正常的，因为第三节拍是并行置数状态，那么故障很有可能是置数输入端C引脚坏了，不能置入数。经过单独对C引脚进行测试，结果得出C引脚真的置数不进。4.2.4 打开电源，彩灯状态有时从间某个状态开始，循环一次后正常。根据实际的电路显示效果，我们可以判断整体电路连接应该没问题，因为循环一次后电路符合设计的要求。经过进一步的分析得出，当加上电源后，某些芯片的引脚初始状态是随机的，有时候是高电平，有时候是低电平。正因为在刚上电74LS194的输出引脚QA、QB、QC、QD的状态有可能不是我们所要的初始状态0，那么刚上电就会从某个中间状态开始，一次后循环后，当QA、QB、QC、QD的状态都从0状态开始就满足正常的设计要求。针对与这种情况，我们可以在上电后给每一个输出引脚清零，让他从零初始态开始，那么这样就解决的这个问题。第五章 总结设计调试与心得体会两周的课程设计很快就结束了，在这次课程设计中我学到了很多数电专业方面的知识，当然也有专业知识之外的其他东西。首先，是四路彩灯电路的设计，我发现自己对芯片的功能以及引脚的功能还是不太熟悉；因此在设计的过程中，自己有不断的查阅相关资料，以及在网上查找些关与所需芯片的一些使用功能介绍，这样加强了自己对这些芯片的理解，与其对它们的应用。其次，是电路的连接，线路连接是件需要细心的活。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，接线时候要养成一种好的接线习惯，我自己就喜欢把电路分成各个子单元，先确保某个单元连好，然后再接后续的电路，这样在检查故障时候就很轻松了。在面对电路接线时，要学会耐心细致的做一件事，不要毛躁，不要粗心，相信只要冷静的坚持就一定有所收获。再次，这次课程设计，再次让我明白团队之间相互合作的重要性。在自己的这次设计完成后，同时我还有去帮其他同学找一找，他们电路的故障，去分析他们在电路中遇到的一些无法实现功能的问题症结，其实自己在帮助其他同学解决问题的时候，自己有时要去查查资料，这种主动的去学习，让自己所收获到得也很多，对于自己以后避免类似的问题很有帮助。将来在走入社会，能否找到好工作，或者说事业顺利，团队合作也占了很重的分量，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，也感谢康老师在这两周对我们的耐心教导。总之，这次的课程设计，让我学习到了很多数电专业方面的知识，同时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。第六章 附录6.1 元器件清单1片 74LS194(双向移位寄存器)、1片 74LS161（模十六计数器）、1片74LS20（与非门）、1片74LS04（非门）、1片74LS32（或门）、发光二极管（若干）、1个 试验箱、导线（若干）、1块 面包板6.2 参考文献数字电子技术基础 周良权编电子技术课程设计指导 彭介华编电子技术基础实验 陈大钦编电气与信息工程系课程设计评分表项 目评 价优良中及格差设计方案的合理性与创造性软件设计完成情况硬