八路彩灯显示电路.doc

装订线长 春 大 学 课程设计纸目 录一 设计题目1二 设计目的1三 设计分析1四 总体设计1五 各单元电路设计. .3六 实验、调试及测试结果分析.6七 总结 .7一 设计题目 八路彩灯显示电路二 设计目的设计一个八路彩灯，而且每路都有八盏灯显示的控制装置。彩灯变化如下：1.八路彩灯的每路八盏灯同时依次亮，时间间隔1秒，然后同时依次灭，时间间隔1秒。2.八路彩灯同时整个亮，时间间隔0.5秒，然后同时整个灭，时间间隔0.5秒。这个过程重复四遍。三 设计分析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74LS161分频实现，循环控制电路由74LS161和7420实现，彩灯花样输出电路由74LS194和相关逻辑电路实现。四 总体设计1.基本原理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.总逻辑电路原理图 图2五 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74LS161模十六计数器电阻值和电容值可设为：R1=1K ， R2=17.4K ， C=0.01F由公式（1-1）计算得：T=0.2506S 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74LS161模十六计数器，74LS161A输出2倍T的脉冲信号，B输出4倍T的脉冲信号，大约为1S。 图43.20进制循环控制电路图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0000010011，检测10100（异步清零）。5.彩灯花样输出电路：运用到74LS194功能表输 入输 出功 能/CRS1S0CPSLSRD0 D1 D2 D3Q0 Q1 Q2 Q300000清 零111d0d1d2d3d0d1d2d3送 数10111Q0nQ1nQ2n右 移1100Q1nQ2nQ3n0左 移 表1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及其端真值表CLK时间节拍QEQDS0S1SRSL74LS194动作0 脉冲B1 第一节拍00101*右移112001023001034001045001056001067001078001081HZ脉冲B9第二节拍0101*0左移0910010110110101111201011213010113140101141501011516010116脉冲A17第三节拍1011*送清零17101118181011191011201921222023表2由上表得：DEDCLR（E*A+QE）进一步分析可知脉冲控制：（E*A+QE）*E+B六 实验、调试及测试结果分析1、结果的调试及分析调试使用的主要仪器: 数字万用表 直流稳压电源 示波器 函数信号发生器测试电路的方法和技巧:先检查各芯片的电源和地是否接上，检查线路是否连好；前面的检查无问题后，再根据彩灯的变化情况，确定可能的原因，分析是哪个功能模块出了问题，用数字万用表检查各模块的功能，发现并改正错误，直到符合要求为止。2、调试中出现的故障、原因及排除方法：彩灯只有一种花样变化，没有其它的花样：可能是移位计数器的S0，S1端控制出现问题，应该检查循环控制逻辑电路。还可能是20进制循环控制计数器没正常工作，检查是否正确接线，芯片是否功能完好。特别注意不能把非门的输入与输出接反了。彩灯无规律变化：原因可能是20进制循环控制电路不能产生符合要求的控制码，检查模十六计数器的CP脉冲是否稳定，看74LS161是否能计数，即QA、QB、QC、QD、 QE是否周期性的高低电平变化，前面没问题，再检查与非门74LS和非门74LS04是否能实现它们逻辑功能。彩灯的四种花样都有，但一次循环结束到另一次循环开始中间有段时间彩灯不亮：原因可能是控制循环的20进制计数器没有正确接线，实际控制循环的进制大于20进制，导致有放空时间。应该检查3输入与非门是否正常工作，确保能实现20进制计数。七 总结通过这次课程设计，加强了我们动手、思考和解决问题的能力。在整个设计过程中，我们通过这个方案包括设计了一套电路原理和PCB连接图，和芯片上的选择。我沉得做课程设计同时也是对课本知识的巩固和加强，由于课本上的知识太多，平时课间的学习并不能很好的理解和运用各个元件的功能，而且考试内容有限，所以在这次课程设计过程中，我们了解了很多元件的功能，并且对于其在电路中的使用有了更多的认识。附录：元器件清单：555定时器，模十六计数器74LS161， 与门74LS09，与非门74LS20，非门74LS04，或门74LS32，74LS194双向移位寄存器，发光二极管等。参考文献 数字逻辑鲍家元 李跃 毛文林 编著 高等教育出版社数字电路与逻辑设计刘浩斌 主编 电子工业出版社数字逻辑 毛发尧