彩灯控制器数字电路实验报告

1、内蒙古师范大学计算机与信息工程学院数字电路课程设计报告设计题目彩灯控制器电路设计指导教师职称讲师姓 名学 号日 期2012/7/5彩灯控制器电路设计计算机信息与工程学院2010级计科师范汉班柴宁娇059指导老师张鹏举讲师摘要 八路循环彩灯控制器整体电路由三部分组成：脉冲发生电路、移位寄存器、控制电路。其中用时钟脉冲来启动电路，使其发出不同的频率产生不一样的脉冲，控制发光二极管，使电路更好的工作。主要采用74LS194芯片接成扭环形结构的移位器来实现，最后做到两种花型的彩灯循环控制。关键词 脉冲发生电路；移位寄存器；控制电路；彩灯循环。1设计任务及主要技术指标和要求设计任务要求设计一个能够控制八

2、路彩灯的逻辑电路。主要技术指标和要求(1)要求彩灯组成二种花型。花型可以自己设置。例如：花型I由中间到两边对称性依次亮，全亮后由中间向两边依次灭花型U 8路灯分两半，从左自右顺次亮，再顺次灭。(2)要求两种花型交替出现。2工作原理要想实现本实验，需要实际时钟产生电路，循环控制电路和彩灯左右移，及 全亮全灭输出电路。时钟脉冲产生电路由脉冲发生器产生连续的脉冲。循环电路 采用74LS161 , 74LS194实现彩灯的循环控制。具体主要通过两片双向移位寄存 器74LS194来实现彩灯电路控制，通过脉冲发生器来产生连续时钟信号的输入， 由74LS161计数器来控制信号的移动方向，实现左移，右移及亮灭

3、的功能。总体 电路原理图如下：图1:总体电路原理图花型控制电路：由74LS161 4位二进制同步计数器完；花型演示电路：由74LS194双向移位寄存器完成（可左移右移完成花型变化）3基本组成花型控制信号电路由一片74LS161 （两种花型每种显示一遍）计数器。74LS161芯片用的是同步置数，并清零。74LS161可预置四位二进制计数器（并清除异步）。CP _2A _3B 4D _6EP 7G即3o竺2QA13 QB74LSL611 o “11 QD 空ET9 LD图2集成计数器74LS161引脚图时钟C对四个数据输入端A,B,C,D。清零CR使能EP,ET,置数LD,数据输出端 Q0-Q3

4、以及进位输出 Rco = 1.（当 Q0 Q1 Q2 Q3 = 1111->0000 时）。<74LS161tt能表,当清零端CR= "0"，计数器输出Q3Q2QtQ0立即为全“0”，这个时候为异步复位功能。当CR= "1”且LD= "0”时，在CP信号上升沿作用后， 74LS161输出端Q3 Q2 Q1、Q0的状态分别与并行数据输入端 D3, D2, D1, D0 的状态一样，为同步置数功能。而只有当CR=LD=EP=ET=1"、CP脉冲上升沿作 用后，计数器加1。74LS161还有一个进位输出端CQ其逻辑关系是CO=1当 Q0

5、Q1 Q2 Q3 = 1111->0000时。合理应用计数器的清零功能和置数功能，一片 74LS161可以组成16进制以下的任意进制分频器。花型演示电路（1）由74LS194双向移位寄存器完成（可左移右移完成花型变化）。当清除端（CLEAR）为低电平时，输出端（QA-QD）为低电平。 当工作方式控制端（S0、S1）为高电平时，在时钟 （CLOCK）上升沿作用下， 并行数据（A D）被送入 相应的输出端QA-QDo此时串行数据（DSR、DSL） 被禁止。当S0为高电平、S1为低电平时，在CLOCK上升沿作用下进行右移操 作，数据由DSR送入。当S0为低电平、S1为高电平时，在CLOCK上升

6、沿作 用下进行操作，数据由DSR送入。当S0和S1为低电平时，CLOCK被禁止。Vec 箝 。广 On CLK M 以16n 口门口口口口口971LS191iUUUUUUUIJsCRA B C D % GXD图3四位双向通用移位寄存器74LS194引脚图74LS04 TTL六反相器辅助移位14 13 12 11 10 9 8门 门 口 IVcc 6A 6Y 5A 5Y 4A 4Y1A1Y 2A 2Y 3A 3Y GNDIIIIII I1234567图4六反相器74LS04引脚图A为输入端，y为输出端（y是A的反变量）4设计步骤及方法首先是要实现花型的反复循环，一定是通过74LS161的循环计数

7、功能达到这 一功能。 利用Q3 Q2 Q1 Q0从0000到0111这八种状态变化，来控制花型I 一 一由中间到两边对称性依次亮，全亮后仍由中间向两边依次灭。另外的 1000到 1111八种状态控制花型H 8路灯分两半，从左自右顺次亮，再顺次灭。因此获得移存器输出状态编码表如下所示：表1移存器输出状态编码表CP花型1花型21000000000000000020001100030011110040111111056011101117001100118000100018灯自动往复循环：这需要对S0, S1有极为精确地控制，由花型I得Q1-Q4 灯是一直执行左移功能的，Q5-Q8是执行右移功能的。所

8、以161的输出端Q3必 须作为控制第一片194左移右移的控制端，即Q3一路直接接在S0端，另一路取 反之后接在S1端。当161的Q3 = 0时，此时第一片194的S0 = 0,S1 = 1. 此时执行左移功 能 Q1-Q4灯输出为，0000, 0001, 0011, 0111, 1111, 1110, 1100, 1000。 而第二片194 S0 = 1,S1 = 00 Q5-Q8执行右移功能灯输出为 0000, 1000, 1100, 1110, 1111, 0111, 0011, 0001。就实现了花型 I。当161的Q3 = 1时，此时第一片194的S0 = 1,S1 = 0. 此时执行

9、右移功 能 Q1-Q4灯输出为，0000, 1000, 1100, 1110, 1111, 0111, 0011, 0001。 而第二片194 S0 = 1,S1 = 00 Q5-Q8执行右移功能灯输出为 0000, 1000, 1100, 1110, 1111, 0111, 0011, 0001。就实现了花型 H。两个741s194串联，组成八位的移位寄存器，第一片的Q4端加非门连到SFR Q1端加非门连到SL;在161的前八种状态 左移时候，SL端循环左移实现由0000 到1111灯全亮，然后由1111到0000实现全灭；在161的后八种状态 右移时候， SR端循环左移实现由0000到11

10、11灯全亮，然后由1111到0000实现全灭。第 二片的Q4端加非门连到SR, 一直实现由0000->1111->0000的转换。设计原理图如下：74LS04D图5设计原理图5设计所用器材74LS161一片；74LS194两片；74LS04一片；面包板两块；万用表一个； 导线若干。6小结历经小学期的三个星期，我和同伴终于将彩灯控制器课程设计完成。经过这次实验，终于感觉到了理论与实际的差别还是很大的， 最重要的是这 个过程非常的考验人，不仅仅是考察你的理论知识，动手能力，以及检查问题并 解决问题的能力，更是在考验一个人的耐心，细心。在连接电路的过程中，丝毫 不得马虎，必须清楚的了解每个芯片的引脚图以及功能。 说实话，做这次实验确 实有点累，然而，当我开始清理自己的设计成果时，慢慢回味这三周的心路历程， 一种少有的成功喜悦即刻使消除了倦意。在这次实验中，我们也遇到了许多问题，还要多多感谢老师和各位帮助过我们的同学，因为你们，我们才如此顺利地完成了本次实验。通过本次实验，我不仅巩固了课堂上学习的理论知识， 掌握了常用集成电路芯片的使用， 更加增强了我的动手能力，总之，这门课程使我成熟了许多，学习了许多。在本文的写作过程中得到了张鹏举老师的精心指导， 在此表示衷心的感谢。参考文献1 阎石主编 .