彩灯控制器课程设计数电

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：姓名学号：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：.四路彩灯从左向右逐次渐亮，间隔为1秒。.四路彩灯从右向左逐次渐灭，间隔为1秒。.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0000~1111的脉冲信号，经过数据选择器分别在0000~0011,0100~0111,1000~1111三个时段输出不同的高低电平，控制移位寄存器实现右移一左移一置数功能，从而控制彩灯按照设计要求实现亮灭。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174150十六1数据选择器374LS04非门1PROBE彩灯4XFG2脉，性生器11.同步二进制计数器74LS163输？？？入输??？出CPEPETQX0XX全“L”01XX据个1111计数X110X保持X11X0保持根据逻辑图、波形图、功能表分析，74LS163具有如下功能:表二7-374LS163功能表管脚图 逻辑符号1是同步4位二进制加法计数器，M=16CP上升沿触发2既可同步消除，也可异步消除。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。PT任一为低时，计数器处于保持状态。5CO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74LS194内部原理图74LS194内部原理图74LS194四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是4位移位寄存器符号，D0~D3^行数据输入端、DSl左移用行数据输入端、DSr右移串行数据输入端、Sa（MO和Sb（MD（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，清零端直接负向单次脉冲，Q0~Q3俞出端。表三逻辑符号逻辑框图.十六选一数据选择其7415074150内部原理图74150逻辑功能表DCBAStrobeWXXXX1100000E000010E100100E200110E3101100I_ 0E401010E501100E601110E710000E810010E910100E1010110E11111|001 0E1211010E1311100E14111110E15逻辑框图 逻辑符号十六选一的数据选择器74150并行输入Do〜D5十六个数据，当选择输入AAAA)的二进制数码依次由0000递增至1111,即其最小项由m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：图（12）74LS04的内部结构图图（13）三极管非门74LS04的逻辑框图功能表如下图：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，如所有功能的部件都采用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。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0000~1111的脉冲信号。2．信号控制由74LS163输出的0000~1111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0000~0011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0100~0111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1000~1111时，第二片和第三片74150输出信号为 0，经过74LS04非门变为高电平，第一片74150输出信号为0/1不断交换。3．彩灯控制三片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0000~0011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0100~0111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1000~1111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，时间间隔为一秒。五、总体设计电路图总电路说明：图中由脉冲发生器输出1HZ脉冲，输出端接到计数器74LS163的CLK®,通过74LS163的计数功能，发出0000~1111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ABCW,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。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，当输入“