彩灯控制器课程设计数电

1、电子技术课程设计彩灯控制器学院：电子信息工程学院班级：学号： 指导教师：彩灯控制器一、设计任务与要求：设计一个彩灯控制器，要求：1. 四路彩灯从左向右逐次渐亮，间隔为 1 秒。2. 四路彩灯从右向左逐次渐灭，间隔为 1 秒。3. 四路彩灯同时点亮，时间间隔为 1 秒，然后同时变暗，时间为 1 秒，反复 4 次。二、总体框图图（ 1）总体框图根据设计要求，电路设计大体思路如下：由脉冲发生器发出频率脉冲信号， 利用计数器加法计数功能输出 00001111 的脉冲信号， 经过数据选择器分别在 00000011，01000111，10001111 三个时 段输出不同的高低电平， 控制移位寄存器实现右移

2、左移置数功能， 从而控制彩灯按照设计要现亮灭三、选择器件本次课程设计所用器件如表表一 本次课程设计所用器件型号名称数目74LS163同步二进制计数器174LS1944 位双向移位寄存器174150十六选一数据选择器374LS04非门1PROBE彩灯4XFG2脉冲发生器11. 同步二进制计数器 74LS163表二 7-3 74LS163 功能表输入输出CPEPETQ0全“L”01预置数据1111计数110保持110保持根据逻辑图、波形图、功能表分析， 74LS163具有如下功能：管脚图逻辑符号1) 1 是同步 4 位二进制加法计数器， M=16，CP上升沿触发2) 2 既可同步清除，也可异步清除

3、。同步清除时，清除信号的低电平将在下一 个 CP 上升沿配合下把四个触发器的输出置为低电平。异步清除时，直接用 清除信号的低电平把四个触发器的输出置为低电平。3) 3同步预置方式：当 LD = 0时，在 CP作用下，计数器可并行打入预置数据当 LD = 1 时，使能输入 PT 同时为高电平，在 CP作用下，进行正常计数。4) PT任一为低时，计数器处于保持状态。5) 5 CO为进位输出，可用来级联成 n 位同步计数器。2四位双向移位寄存器 74LS19474LS194四位双向移位寄存器具有左移、右移、并行数据输入、保持、清除 功能。1）从图 1中 74LS194的图形符号和引脚图分析。 SRG

4、4是 4 位移位寄存器符号， D0D3并行数据输入端、DSL左移串行数据输入端、 DSR右移串行数据输入端、 SA（ M0） 和 SB （M1）（即 9脚和 10 脚）工作方式控制端分别接电平开关，置 1或置 0，CP 时钟输入端接正向单次脉冲，清零端接负向单次脉冲， Q0Q3输出端。表三逻辑符号逻辑框图3十六选一数据选择其 7415074150部原理图74150逻辑功能表DCBAStrobeWXXXX1100000E000010E100100E200110E301000E401010E501100E601110E710000E810010E910100E1010110E1111000E121

5、1010E1311100E1411110E15逻辑符号逻辑框图十六选一的数据选择器 74150 并行输入 D0 D15十六个数据，当选择输入 A3A2A1A0的二进制数码依次由 0000递增至 1111，即其最小项由 m0 逐次变到 m15时，16 个通道的数据便依次传送到输出端，转换成串行数据。4 非门 74LS04仔细观察一下图中给出的三极管开关电路即 可发现，当输入为高电平时输 出等于低电平， 而输入为低电平时输出等于高电平。 因此输出与输入的电平之间 是反向关系，它实际上就是一个非门。 （亦称反向器）。当输入信号为高电平时， 应保证三极管工作在深度饱和状态， 以使输出电平 接近于零。为

6、此，电路参数的配合必须合适，保证提供给三极的基极电流大于 深度饱和的基极电流。设计电路所用的芯片是 74LS04，如下图所示：12） 74LS04 的部结构图功能表如下图：图（ 13）三极管非门 74LS04的逻辑框图表六 非门功能表图（14）74LS04的逻辑符号逻辑函数式 Y= A四、功能模块在设计单元电路和选择元器件时， 尽量选用同类型的元器件，部件都采用 TTL 集成电路，整个系统所用的元器件种类尽可能少。下面介绍各单元电路的设计。如所有功能的1 脉冲发生由脉冲发生器发出频率为 1HZ，幅度为 5V 的连续脉冲信号，输入 74LS163同步二进制计数器，利用 74LS 加法计数功能输出

7、 00001111的脉冲信号2信号控制由 74LS163 输出的 00001111 的脉冲信号输入 3 片十六选一数据选择器74150，当输入信号为 00000011 时，第一片和第二片 74150 输出信号为 0，经过 74LS04非门变为高电平，第三片 74150 输出信号为 1，经过 74LS04非门变为低 电平。当输入信号为 01000111 时，第一片和第三片 74150 输出信号为 0，经过 74LS04非门变为高电平，第二片 74150 输出信号为 1，经过 74LS04非门变为低 电平。当输入信号为 10001111 时，第二片和第三片 74150 输出信号为 0，经过 74L

8、S04非门变为高电平，第一片 74150 输出信号为 0/1 不断交换。三片 74150 的输出端分别接四位双向移位寄存器74LS194的 CLR端 S0 端和S1端。当计数器输出信号为 00000011时， CLR端和 S0 端输入为高电平， S1 端输 入为低电平，彩灯从左向右依次点亮，时间间隔为 1 秒。当计数器输出信号为 01000111时， CLR端和 S1 端输入为高电平， S0 端输 入为低电平，彩灯从右向左依次熄灭，时间间隔为 1 秒。当计数器输出信号为 10001111时， S0 端和 S1端输入为高电平， CLR端输 入为高 / 低电平交替，四盏彩灯同时点亮火熄灭，时间间隔

9、为一秒。五、总体设计电路图（ 1） 总电路说明：图中由脉冲发生器输出 1HZ脉冲，输出端接到计数器 74LS163的 CLK端，通 过 74LS163的计数功能，发出 00001111 的信号，计数器的四个输出端 Q0Q1Q2Q3 分别加在十六选一数据选择器 74150的 ABCD端，第一片 74150 的输出端加非门 后接在 74LS194的 CLR端，第二片 74150 的输出端加非门后接在 74LS194的 S0 端，第三片数据选择器的输出端加非门后接在 74LS194的 S1 端，使彩灯按照设 计要求变化。（ 2） Multisim 仿真结果用 Multisim 对总电路进行仿真，仿真开始后，彩灯依时间顺序按设计要求 变亮或熄灭。这一点也可以从电路图仿真结果中得到验证。（3）总电路的硬件实现各模块的功能已经在功能模块中得到了硬件实现， 并验证正确， 将各模块连 接起来，打开电源开关，四个发光二极管从左向右逐次渐亮又从右向左逐次渐灭， 之后同时变亮又变灭，重复四次，时间间隔为 1 秒，从而总电路得到验证。六、课程设计总结通过两个星期的努力，终于完成了这次课程设计。在此次课程设计实验中， 我学会了寄存器的使用方法， 熟悉了寄存器的一般应用，基本掌握了数字系统 设计和调试的方法。在这个数字电路中我们可以观测到，