北华大学数电实习报告

北华大学 数字电子实习报告彩灯控制器的设计姓名： 张男班级：自动化13-2班学号：0院系：电气信息工程学院指导教师：曲萍萍实习日期：2015.5.5-2015.5.8目 录一、 实习目的和任务.1二、 软件介绍.2三、 电路设计.3四、 原理图与仿真结果6五、 实习体会8六、 参考文献8七、 教师评语9一、 实习目的和任务1. 进一步掌握数字电路课程所学的理论知识；2. 熟悉几种常用集成数字芯片的功能和应用，并掌握其工作原理，进一步学会使用其进行电路设计；3. 了解数字系统设计的基本思想和方法，学会科学分析和解决问题；4. 培养认真严谨的工作作风和实事求是的工作态度；5. 完成一项课程设计题目（选题：彩灯控制器的设计）（1）设计一个能实现8路彩灯循环显示的彩灯控制器。具有要求如下：1 8路彩灯的循环花型如表1所示；2 节拍变化的时间为0.5s和0.25s，两种节拍交替运行；3 三种花型要求自动循环显示。节拍顺序编码输出QA、QB、QC、QD、QE、QF、QG、QH花型1花型2花型301234567891011121314150 0 0 0 0 0 0 01 0 0 0 0 0 0 01 1 0 0 0 0 0 01 1 1 0 0 0 0 01 1 1 1 0 0 0 01 1 1 1 1 0 0 0 1 1 1 1 1 1 0 01 1 1 1 1 1 1 01 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 01 1 1 1 1 1 0 01 1 1 1 1 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 01 1 1 0 0 0 0 01 1 0 0 0 0 0 01 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 00 0 0 1 1 0 0 00 0 1 1 1 1 0 00 1 1 1 1 1 1 01 1 1 1 1 1 1 11 1 1 0 0 1 1 11 1 0 0 0 0 1 11 0 0 0 0 0 0 10 0 0 0 0 0 0 01 0 0 0 1 0 0 01 1 0 0 1 1 0 01 1 1 0 1 1 1 01 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 0 1 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 0 1 0 0 0 1表1 （2） 彩灯控制器的组成框图编码电路驱动电路8路彩灯脉冲信号分频器控制器图1 （3）简要说明彩灯控制器可由编码电路和控制器组成。根据不同的花型，编码电路输出8位状态码以控制彩灯按规律亮灭。可以选用双向移位寄存器74LS194实现该功能；左、右移位的控制信号及节拍变化均由控制器提供信号。控制器完成对编码电路的预置，按花型控制编码电路的移位以及节拍信号的变化。控制器可以用计数器及译码、数据分配器实现各花型及节拍的控制。二、软件介绍Quartus II是Altera公司的综合性PLD/FPGA开发软件，支持原理图、VHDL、VerilogHDL以及AHDL（AlteraHardwareDescriptionLanguage）等多种设计输入形式，内嵌自有的综合器以及仿真器，可以完成从设计输入到硬件配置的完整PLD设计流程。 建立项目（1）启动Quartus II图2（2） 新建工程图3图4图5三、电路设计v 设计所使用的元件：a. 74LS161（四位二进制同步计数器）；b. 74LS194（移位寄存器） ； c. 74LS151（八选一数据选择器）d. 74LS74（双D 触发器）；e. 74LS00（四二输入与非门）；f. 74LS04（与非门）；g. 发光二极管。v 各个单元电路（1）花型演示电路由二片移位寄存器194实现。其八个输出信号端连接八个发光二极管，用其输出信号控制发光二级管的亮灭实现花型演示。而花型之间的变化通过花型控制电路的输出即161级联的计数器输出控制（它们由同一个CP脉冲控制）。花型1：从左至右顺次渐亮。全亮后逆序渐灭；花型2：从中间到两边对称地逐次渐亮，全亮后仍由中间到两边逐次渐灭；花型3：8路灯分两半。从左至右渐亮，全亮后，再分两半从左至右渐灭；三种花型变换样式。每种花型完整显示一遍，所以三种花型完全显示一遍需要的总结拍数为32，即116显示第一个花型，1724显示第二个花型，2532显示第三个花型。要用194实现三个花型的连续显示必须对两片194的S1、S0和SL、SR一句节拍的变化进行相应的改变,通过161的输出反馈来控制经过观察每16个CP低位片输出Q1Q4变化比较频繁,根据变化的花型频率选用高位片的Q5Q6去控制194的SL、SR、S1、S0的变化从而实现滑行的变化。图6（2）花型控制信号电路由二片161级联的模64（三种花型节拍每种显示一遍，再总体重复一遍的总节拍数）计数器。161的级联用的是同步，并用QG清零。当三种花型全新显示一遍后（总共32拍）161的输出变为所以将161高位片的Q2信号输给节拍控制电路的151的A来通过节拍控制电路改变第二遍花型显示的频率。图7（3）节拍控制电路 由一片151和一片74级联实现。整体上实现脉冲频率的变换，即交替产生快慢节拍。图84、 原理图与仿真结果原理图如图8所示图8管脚分配如图9所示图9下载文件如图10所示图10电路测试如图11、图12所示图11图125、 实习体会我们通过一个星期完成了这次课程设计，总的来所还是成功的，通过这次实习，我们巩固了我们的数电知识，并且对数电的知识具备了一定的应用能力，而且从本次课程设计中收获很多。这次课程设计主要是运用数字电路逻辑设计的一些相关知识，在整个实习过程中，都离不开对数字电路课程知识的再学习。这样的回顾让我对知识的理解更加透彻，对后来的快速设计起了很好的铺垫作用。而且还参考了数字电路实验指导书， 关于芯片的管脚，里面有清晰的描述。在实习中经常会遇到一些自己可能暂时无法想明白的问题，请教同学或老师是很好的做法，节省时间，也会从别人身上学到更多。在设计时和同学相互交流各自的想法也是很重要的，不同的人对问题的看法总有差异，我们可以从交流中获得灵感，其他人的设计也可能有比你出色的地方，很好的借鉴，并在大家的商讨中选择最优方案最终一定会得到最好的设计方法。从电路图的设计、实现、实验报告，都是自己思考和动手。用所学习过的芯片设计电路，实现的过程中排错、检查的能力也得到锻炼。总而言之，好好利用了学校给我们提供的此次实习的机