彩灯循环显示控制器课程报告综述

1、课程设计课程名称 数字逻辑课程设计 题目名称 彩灯循环显示 学生学院 自动化 专业班级 学号学生姓名 指导教师2015 年 6 月 17 日广东工业大学课程设计任务书题目名称彩灯循环控制器学生学院 自动化学院专业班级姓名学号一、课程设计的内容设计一个彩灯循环控制器。二、课程设计的要求与数据设计要求包括：1. 10 路彩灯分别用 10 个发光二极管 L0、L1.L9 模拟，发光二极管 L 0、L 1 .L9从左到 右排列。2. 要求显示四种不同的花型： 1)10 路彩灯按照 L0、L1.L9的顺序轮流点亮。2) 10 路彩灯按照先偶数次灯、 后奇数次灯的顺序轮流点 亮。3) 10路彩灯按照 L0

2、L1亮、L1 L2亮、L2L3亮、L8L9的 顺序轮流点亮。4) 10 路彩灯按照 L0L9、L1L8、L2L7、 L3L6、L4L5的顺序 依次点亮，然后按相反的顺序依次灭掉。以上四种花型一直反复循环显示。3. 该控制电路设有启动和复位按钮。按下复位按钮，全部灯灭。按下启动按钮，彩灯开 始按上述规律变化。三、课程设计应完成的工作1、解读彩灯循环控制器所需实现的功能，制定功能框图；2、查找合适的芯片；DE2 板3、根据题目要求设计电路；4、上机使用 QuartusII 画图、分配管脚、模拟仿真、下载等，调试电路(需配合操作，在实验室进行） ；5、完成实验要求，向任课老师答辩；6、按要求撰写课程

3、设计报告，包含必要的文件和文档。四、课程设计进程安排序号设计各阶段内容地点起止日期1选择课程设计题目， 分析题目要求及熟悉实验软件实验 2 号楼 214 、212星期一2查阅资料，提出设计方案并讨论，设计电路实验 2 号楼 214 、212星期二3进行原理图输入并调试电路实验 2 号楼 214 、212星期三4调试电路、改进实验 2 号楼 214 、212星期四5下载并检查实验 2 号楼 214 、212星期五五、应收集的资料及主要参考文献计划完成日期：年 月 日 基层教学单位责任人签章：发出任务书日期：年 月 日 指导教师签名 ：主管院长签章：摘要该设计采用了 74192 计数器，7442译

4、码器， 74153 多路选择器来实现彩灯循环的 控制。彩灯循环电路的实质是由计数器产生一系列计数， 经过译码器， 多路选择 器后变成一系列有规律的序列， 最后由 LED灯显示出来。 其中有规律的序列包括 自然序列，偶数序列与奇数序列还有两个移动循环序列。关键词：计数器，译码器，多路选择器目录1. 设计内容和要求： 5 10路彩灯分别用 10个发光二极管 L0、L1.L 9模拟 错误 !未定义书签。按要求显示四种不同的花型 错误 !未定义书签。该控制电路应有启动和复位按钮 52. 总体设计思路及设计方案 63. 各模块电路设计与实现 73.1 计数电路单元 73.2 编码单元电路 83.2.1

5、自然序列显示电路 83.2.2 奇数序列和偶数序列 93.2.3 花形 3单元电路 103.3 指示灯显示电路 12实验结果 13总结 13参考文献： 错误 ! 未定义书签。1. 设计内容和要求：设计要求包括：1. 10 路彩灯分别用 10 个发光二极管 L0、L1.L9 模拟，发光二极管 L 0、L 1 .L9从左到 右排列。2. 要求显示四种不同的花型： 1)10 路彩灯按照 L0、L1.L9的顺序轮流点亮。2) 10 路彩灯按照先偶数次灯、 后奇数次灯的顺序轮流点 亮。3) 10 路彩灯按照 L0L1亮、L1 L2亮、 L2L3亮、 L8L9的 顺序轮流点亮。4) 10 路彩灯按照 L0

6、L9、L1L8、L2L7、 L3L6、L4L5的顺序 依次点亮，然后按相反的顺序依次灭掉。以上四种花型一直反复循环显示。3. 该控制电路设有启动和复位按钮。按下复位按钮，全部灯灭。按下启动按钮，彩灯开 始按上述规律变化。按下复位按钮，全部数码管自动清零显示数字0”；按下启动按钮，彩灯按上述规律变化。2. 总体设计思路及设计方案本次设计总电路由计数电路， 编码单元电路， 指示灯电路和数码管显示电路 组成，其总电路结构框图如图 1 所示：多路选择器LED 灯2. 总体设计思路及设计方案 本次设计总电路由计数电路，编码单元电路和指示灯电路组成，其总电路结构 框图如图 1 所示：计 数 电 路图1首先

7、输入脉冲信号和开始信号，计数电路产生 09 的四位二进制计数，这 四位二进制计数分别送到编码单元的各个电路，从而产生四个不同的花形，再 由计数电路控制四个花形按顺序输出。其总电路图如图 2 所示：图23. 各模块电路设计与实现3.1 计数电路单元该电路单元用 74192计数器来实现。 74192是双时钟十进制计数器。 本电路用 74192 来实现 00001001 的十进制计数，同时用另外一个 74192的低两位来实现四个花形的顺序输出。其电路图如图 3 所示：图33.2 编码单元电路3.2.1 自然序列显示电路由于该设计的计数单元本身就是十进制计数器，可以直接输出自然序列 这个序列的状态如表

8、 1：DCBAL9.L8.L7.L6.L5.L4.L3.L2.L1.L000000 0 0 0 0 0 0 0 0 100010 0 0 0 0 0 0 0 1 000100 0 0 0 0 0 0 1 0 000110 0 0 0 0 0 1 0 0 001000 0 0 0 0 1 0 0 0 001010 0 0 0 1 0 0 0 0 001100 0 0 1 0 0 0 0 0 001110 0 1 0 0 0 0 0 0 010000 1 0 0 0 0 0 0 0 010011 0 0 0 0 0 0 0 0 0表1但为了实现四个花形的顺序输出，该自然序列显示电路还是要经过 74

9、42 译 码器和 74153多路选择器。 7442译码器的作用在于将 4位BCD码的 10组代码翻 译成10个与十进制数字符号对应的输出信号，图中输入端 ABCD为 8421码，输 出端 O0N O9N分别代表十进制数字 09。74153是个双 4 路选择器，其功能是 选择输出四个编码单元电路的值。本电路中用了 5个 74153来选择输出四个花 形。 74153的器件上用 1C0和2C0来连接对应的输出端 O0NO9N。当 74153器 件的 A和B为 00时，顺序输出自然序列的值。最后经过 LED灯显示出来。如图 4 所示：图43.2.2 偶数序列和奇数序列本次设计所使用的计数单元本身就是一

10、个十进制计数器， 因此可以用错位的 方法来实现奇数序列和偶数序列的输出，所使用的元件仍然是 7442 译码器和 74153多路选择器。7442 译码器的使用方法跟自然序列所使用的方法一样， 只是74153选择器的接法不同这个序列的状态如表 2：DCBAL9.L8.L7.L6.L5.L4.L3.L2.L1.L000000 0 0 0 0 0 0 0 0 100010 0 0 0 0 0 0 1 0 000100 0 0 0 0 1 0 0 0 000110 0 0 1 0 0 0 0 0 001000 1 0 0 0 0 0 0 0 001010 0 0 0 0 0 0 0 1 001100 0

11、 0 0 0 0 1 0 0 001110 0 0 0 1 0 0 0 0 010000 0 1 0 0 0 0 0 0 010011 0 0 0 0 0 0 0 0 0表2本次设计中用了五个 74153选择器来实现 10 个状态的输出。其中从上到下 分别代表 10个状态输出组。如图 5所示。为了实现偶数序列和奇数序列的输出， 就让 7442的第一个输出连接到第一个 74153的 1C1，7442的第二个输出连接到 第二个 74153的 1C1，7442 的第三个输出 O2N连接到第三个 74153的 1C1，7442 的第四个输出 O3N连接到第四个 74153的 1C1，7442的第五个输

12、出 O4N连接到 第五个 74153的 1C1，7442 的第六个输出 O5N连接到第一个 74153的 2C1，7442 的第七个输出 O6N连接到第二个 74153的 2C1，7442的第八个输出 O7N连接到 第三个 74153的 2C1，7442 的第九个输出 O8N连接到第四个 74153的 2C1，7442 的第十个输出 O9N连接到第五个 74153的 2C1，这样经过 74153后输出的序列为 0，2，4，6，8，1，3，5，7，9。图53.2.3 花形 3 单元电路本次设计所使用的计数器是十进制计数器，为了按照顺序01，12，23， 34，45，56，67，78，89 的输出

13、，可以使用相关联的方法，使某一个变量关联下一个变量，从而达到两个变量同时输出。这里使用了 10 个与门。 这个序列的状态如表 3：DCBAL9.L8.L7.L6.L5.L4.L3.L2.L1.L000000 0 0 0 0 0 0 0 1 100010 0 0 0 0 0 0 1 1 000100 0 0 0 0 0 1 1 0 000110 0 0 0 0 1 1 0 0 001000 0 0 0 1 1 0 0 0 001010 0 0 1 1 0 0 0 0 001100 0 1 1 0 0 0 0 0 001110 1 1 0 0 0 0 0 0 010001 1 0 0 0 0 0

14、0 0 0表3本次设计使用的计数器是十进制计数器，为了实现 09，18，27，36，45 顺序依次点亮，再反序依次灭掉的序列，要使用与门来实现。这个序列的状态如表4：DCBAL9.L8.L7.L6.L5.L4.L3.L2.L1.L000001 0 0 0 0 0 0 0 0 100011 1 0 0 0 0 0 0 1 100101 1 1 0 0 0 0 1 1 100111 1 1 1 0 0 1 1 1 101001 1 1 1 1 1 1 1 1 101011 1 1 1 0 0 1 1 1 101101 1 1 0 0 0 0 1 1 101111 1 0 0 0 0 0 0 1 1

15、10001 0 0 0 0 0 0 0 0 1表4由表中可以看出 0000和 1000，0001和 0111，0010和 0110，0011和 0101 的输出是一样的，因此可以相关联在一起，使用与门。如图中O0N与 O8N用一个与门连起来， O1N和 O7N， O2N和 O6N，O3N和 O5N都分别用一个与门连起来。 为了实现一次输出后，下次输出时上次输出的灯还同时亮，必须用与门把本次的输出连接到上一次的输出。如图7 所示。3.3LED灯显示电路这个指示灯显示电路就由 10 个输出管来实现。 这 10 个输出管分别对应于 5个 74153 的 10 个输出变量。如图 8 所示：实验结果完成

16、总电路图后， 经编译无误后，加载到 DE2板，然后运行。实验结果如下：10 路彩灯能在编号依次所要求的四种花形下点亮， 10个数码管能依次显示 相应的数字，且不断循环，每个数字显示时间相等；并且该控制电路有启动、复 位按钮。按下复位按钮， 返回初始态；按下启动按钮， 彩灯开始按上述规律变化。总结一开始看到任务要求， 看起来每个部分花形电路都能解决， 因为在课堂上自 认为对那些芯片都了解了，而且有过几次实验的经验，基本掌握了方法去设计。 不过实际中在设计这个电路的时候遇到了很多问题，例如：怎样切换四种花形， 怎样能使 10 路彩灯能够自动循环点亮，怎样使彩灯显示奇数偶数数字。第四种 花形的设计循

17、环。 最后经过上网查找资料， 了解芯片的功能， 在草稿纸上一遍又 一遍的画出电路图，经过化简后终于在软件 Quartus 上做出相应的电路图。 基本按要求完成了其功能， 具有复位，启动按钮控制， 启动后 led 灯按相应花形 变化。在这次的课程设计中， 我收获很大， 我认为要做好这些实验设计首先最重要 的是上课跟上老师的节奏， 认真了解掌握理论知识与一些学习方法。 只要上课听 了自己绝对有能力解决设计中的问题。 书本上内容很多看你怎么用， 真正地去设 计一个电路并实现它就是对我们学习成果最好的检验。 而这次的课程设计真正让 我们通过自己的知识和努力， 通过自己查阅资料、 分析来解决问题。 这不但能巩 固我们所学的理论知识，又能提高我们的实践能力。在设计电路的过程中， 每一步都要自己去思考分析， 遇到问题时， 经常都要 经过多次的尝试来解决改善问题， 有时一点微小的错误都会影响到结果的正确以 否，而这些