数字逻辑彩灯实验报告.docx

数字逻辑电路实验报告实验： 彩灯 姓名： 郭兵权 学号： 120341108 12级 计算机 系 A 班邮箱： 时间：2014年9月一、 实验目的实现彩灯的效果。基本功能：1、有4种不同的花样变化，每种花样持续一定时间自动换成下一个花样，自动循环变换。2、用8路LED灯来输出。即每种花样都由8路LED灯来显示花样的变化。扩展功能：1、能显示花样的种数。即给每种花样赋予相应的编号，当此种花样运行的时候，在数码管上显示相应的编号。2、花样的选择可以控制。即可以通过按键来选择输出的花形，并且和自动循环自由切换。三、 实验器材/环境编写环境：Quartus ；运行环境：EDA实验箱芯片：74LS160（十进制计数器） ,74LS161（十六进制计数器）74LS153（双四选一数据选择器） ,74LS164（八位移位寄存器）74LS47（47七段数码管译码器）四、 实验设计思路我将实验设计为四个模块：分频器，周期控制模块，花型控制显示模块，数码管显示模块。总的设计思路如下：数码管显示分频器周期控制LED花型显示48Mhz首先，48Mhz的脉冲输入到逻辑电路，然后通过分频器分出需要的频率，由这个频率来控制之后每个LED灯亮的时间。之后的周期控制模块对脉冲进行进一步的分频，将周期调整为一定的时间，这个时间就是每种花型运行的时间，同时也控制七段数码管在某个周期内显示出某个数字。下图为Quartus中总的模块设计：五、 详细过程（验收实验的过程）分频器模块：这个模块用到了两个74LS161芯片，六个74LS160芯片，首先48Mhz脉冲通过第一片被改为3进制的74LS161，输出的脉冲为16Khz，同时将该脉冲输入六个串联的74LS160，之后脉冲变为了16hz，同时将该脉冲输入74LS161，脉冲变为了1hz。数学设计公式：48Mhz310101010101016=1hz.周期控制模块：将经过分频器得到的1hz脉冲再输入一个74LS161，得到一个周期为16s的脉冲，这个脉冲再输入一个改造为四进制的74LS160，最后两位为输出，这样就可以使这个计数器每经历一个输入的脉冲，就计数一次，也就是说，每隔16s计数器的值加1，从0000000100100011之后回到0000继续循环，这也是为下一步控制每种花色产生的周期。花型控制模块：将由分频器得到的1hz脉冲输入到一个74LS161，通过列出真值表可设计出之后的四个输出控制的4种花型：一个LED亮往后每秒移动一个位置，两个LED亮往后每秒移动一个位置，四个LED亮往后每秒移动一个位置，八个LED亮往后每秒移动一个位置。将这四个输出输入到一个74LS153的四个被选择端，选择端则接的是周期控制模块的两个输出，这样，当周期控制模块的计数器每隔16s计数加一的时间段内，74LS153每秒都能够选择同一个被选择端这一秒的状态，同时将该秒的状态输入到一个74LS164，并且寄存下来，所以每种花型显示的周期为16s。八位移位寄存器的输出接八个LED灯，就可以显示出花型。数码管显示模块：两个输入接的是周期控制模块的两个输出，这两个为00至11的输入，可以通过74LS47来将它们转化为十进制并且显示在数码管上，也就是在一个16s内，数码管就可以显示一个特定的编号。最后将小数点位和另外七个七段数码管接高电平，控制显示的时候只有一位数，这样就实现了每种花型显示的时候，都能够显示它的编号。六、 实验结果通过几天的不断求知和探索，我实现了这个实验的基本功能：1、有4种不同的花样变化，每种花样持续一定时间自动换成下一个花样，自动循环变换。2、用8路LED灯来输出。即每种花样都由8路LED灯来显示花样的变化。以及一个扩展功能：能显示花样的种数。即给每种花样赋予相应的编号，当此种花样运行的时候，在数码管上显示相应的编号。遗憾的是由于知识水平和时间有限，未完成第二个扩展功能：花样的选择可以控制。即可以通过按键来选择输出的花形，并且和自动循环自由切换。七、 实验中遇到的问题及解决方案在做这个实验的过程中，我遇到了很多问题，我下面罗列了几个有代表性的。首先是对数字逻辑知识的遗忘，在刚拿到实验要求的时候，可以说是一头雾水，一个暑假，可以说我当时已经忘了数字逻辑是什么概念，连分频器都不知道是什么了，不过没办法，为了完成实验，只能硬着头皮去复习数字逻辑的知识，也完成了分频器的设计。其次是花型的设计，刚开始设计时想不到用什么方法去控制，后来上网查阅了一些资料，自己也设计出了这四种简单的花型。还有如74LS47芯片的使用方法，最终都通过查阅资料解决了。八、 实验的启示短短一种，但是这个实验却让我得到了很多启示。不仅数字逻辑的知识得到了复习，同时还将这些知识运用到了实践当中；这也教会了我一个道理，学习没有终点，学习过的知识不能丢，需要的时候才能拿出手来用；我对于这些