四路彩灯显示电路数字逻辑课程设计之欧阳治创编

经典word整理文档，仅参考，双击此处可删除页眉页脚。本资料属于网络整理，如有侵权，请联系删除，谢谢！欧阳治创编创编欧阳治数字电路逻辑设计时间创作：欧阳治课程设计设计题目：四路彩灯显示系统专业班级：姓名：学号：设计课题：四路彩灯显示系统设计设计任务和要求1.设计一个四路彩灯控制器,设计要求如下：接通电源后，彩灯可以自动按预先设置的（1）程序循环闪烁。设置的彩灯花型由三个节拍组成：（2）第一节拍：四路彩灯从左向右逐次渐亮，欧阳治创编创编欧阳治欧阳治创编创编欧阳治灯亮时间1s，共用4s；第二节拍：四路彩灯从右向左逐次渐灭，也需4s；第三节拍：四路彩灯同时亮0.5s,然后同时变暗,进行4次,所需时间也为4s。（3）三个节拍完成一个循环，一共需要12s。一次循环之后重复进行闪烁。2.设计分析四路彩灯既有四路输出，设依次为、、、QQQdcb，若“1”表示灯亮，“0”表示灯灭，由课题要Qa求可知四路彩灯显示系统要求如下表1所示的输出显示。表1四路彩灯输出显示输出dba开机初态00011第一节拍逐次渐亮11101100100000001s1s1s1s第二节拍逆序渐灭欧阳治创编欧阳治创编欧阳治创编创编欧阳治1010101010101010101010100.5s0.5s0.5s0.5s0.5s0.5s0.5s0.5s0101010拍然后同时灭0.5s，进行四次由上表可知，需要一个分频器起节拍产生和控制作用，每4s个节拍共12s后反复循环。一个节拍结束后应产生一个信号到节拍程序执行器，完成彩灯渐亮、渐灭、同时亮、同时灭等功能。分频及节拍控制可以用一个模12计数器来完成；彩灯渐亮、渐灭可以用器件的左移、右移功能来实现，因此可选用移位寄存器74194来完成。同时亮0.5s、同时灭0.5s可考虑把1Hz的秒脉冲信号直接加到输出显示端来完成。综上所述，要完成四路彩灯显示功能需要有分频器、节拍控制器、节拍程序执行器及脉冲源等电路。记第一，二，三节拍分别为有效时间应为YYY0124秒，结束马上开始，后马上开始，如此循Y0Y1Y1Y2环不断。为此可考虑采用移位寄存器构成的移位型欧阳治创编创编欧阳治欧阳治创编创编欧阳治控制器。由于有三个状态，因此需要用三个触发器对现时状态进行记忆，为使各状态的有效时间间隔为4秒，则驱动该移位控制器动作时钟周期应为4秒。应在开机瞬间，使移位型控制器的状态被确定下来，即YYY012节拍应为100，可控制输入信号使触发器置位、复位来实现。为实现YY1功能要求器件具有右移功能，为实现0功能要求器件有左移功能；而且左、右移输入可为“0”也可为“1”；为实现功能，要求器件同时Y2具有并行置数功能。因此可选用一种具有左移、右移和并行置数功能的通用移位寄存器74LS194。74LS194具有并行输入端A、B、C、D，并行输出端、、、，右移输入端SR，左移输入端SLQQQQABCD和模式控制输入端，以及一个无条件直接清除SS10端CLR。模式控制输入，有00、01、10、11四SS10种组合方式，分别表示双向移位寄存器所具有的四种功能，即禁止、右移、左移和并行置数。为了使当=100时，=01（右移），=010时，012YYY012SSYYY01=10（左移），当=001时=11（并行置01SS0YYY012SS1数）。欧阳治创编欧阳治创编欧阳治创编创编欧阳治74LS194的输出端初态均为零，在开机瞬间，使移位控制端的状态被确定下来，即=100SSYYY01201时，=01右移串行数据输入端SR经脉冲信号经SS01四分频电路和通过两或门组成的节拍电路，使四路彩灯从右到左依次亮共4秒，当YYY=010=10SS01012左移串行数据输入端SL经脉冲信号经四分频电路和通过两或门组成的节拍电路，使四路彩灯从左到右依次灭共4秒，YYY=001=11并行数据输入端SS01012A、B、C、D经脉冲信号经四分频电路和通过两或门组成的节拍电路，使四路彩灯同时为“1”0.5秒、同时为“0”0.5秒，重复4遍共4秒，完成一个循环共需12秒，12个CP脉冲。3.设计方案分析以上设计任务，该控制系统完成如图3-4所示的控制流程，系统结构框图如图3-5所示。其中脉冲源采用秒脉冲发生器，用以提供频率为1Hz的时钟信号；分频器将1Hz的时钟信号四分频，用以产生0.25Hz（即4S）的时钟信号；节拍控制器产生三个节拍循环的控制信号；节拍程序执行器完成在每个节拍下的系统动作，即数据的左移、右移和欧阳治创编创编欧阳治欧阳治创编创编欧阳治送数功能，可以使用双向通用移位寄存器74LS194完成；显示电路完成系统循环演示的指示，可以用发光二极管模拟。系统控制流程图及控制系统结构框图如下图所示：图1：四路彩灯控制流程图图2：四路彩灯控制系统结构框图4.设计实现下图为四路彩灯显示的一种简易实现电路。该电路选用同步十六进制计数器74161实现模12分频及节拍控制，用4位双向移位寄存器74191实现彩灯的渐亮、渐灭功能。图3：四路彩灯显示系统的一种实现电路四路彩灯显示系统的工作过程如表2所示。74161的输出为；QQQQ2；74194的输出为QQQQ013ABCD四路彩灯的输出为。74194的工作方式控制。在第一节拍中，MQQQQQQabcd端，MQQ132032，74194实现右移功能，即在时钟脉冲作用MM0110下，把D1逐次移进；在第二节拍中，SRMM10，1074194实现左移功能，即在时钟脉冲作用下，把逐次反方向移进。由于前两个节拍中，D0SRQ03欧阳治创编欧阳治创编欧阳治创编创编欧阳治门G关闭，输出为0，因此四路彩灯的输出。在第三节拍中，，MM10QQQQQQQQabcdABCD1074194仍然左移，一直保持为0000。此时QQQQCABD，门G打开，时钟脉冲CP同时加到四个输出Q13端QQQQ，由于CP是1Hz秒脉冲，在1s时间内高abcd电平和低电平持续时间均为0.5s，因此实现QQQQcabd同时亮0.5s、同时灭0.5s，在4s内共进行4次。第三节拍结束后返回第一节拍，如此反复，实现四路彩灯循环显示。表2四路彩灯工作过程彩灯输出秒脉冲00ACDabd0000110001000111000000111101100011101111010101110111101100010101000110001000011000欧阳治创编欧阳治创编欧阳治创编创编欧阳治000001Hz时钟0000CP0000101010110注：时钟由第三节拍的1011返回到第一节拍的0000循环进行5.四路彩灯系统程序表ABDY14s6.设计说明欧阳治创编创编欧阳治欧阳治创编创编欧阳治利用74LS02N节拍控制器、74LS74D组成的四分频电路，74LS194D左右双向移位。下面是它们的引脚图：7.所需器件74LS325个、74LS194D1个、74LS004个、74LS102个、74LS1611个开关1个、时钟源10000HZ5V1个、5V电压源1个、探灯4个、导线若干条。8.Multisim仿真电路图通过Multisim仿真，该电路可以实现实验要求的四路彩灯显示系统及其循环。9.设计实现功能系统启动后按开关两次,自动从初始状态按照规定程序完成3个节拍的循环演示。第一节拍：四路彩灯从左向右逐次渐亮。第二节拍：四路彩灯从右向左逐次渐灭。第三节拍：四路彩灯同时亮,然后同时变暗。10.实际电路的连接和调试按照仿真的电路图和上面芯片的引脚图在面包板上连好线路，经检查无误后，接通电源可看到四欧阳治创编创编欧阳治欧阳治创编创编欧阳治个二极管都亮，拔动开关，调好脉冲，观察二极管的变化，可以看到电路和仿真的一样。11.设计应用该设计制作成饰灯,增加彩灯的数量可现实所需要的图形输出，作闪烁灯光使用可应用于商业广告或者霓虹灯和家居装饰品。12.经验总结通过本学期对数字电路逻辑设计一书的学习，通过查找资料和网上搜索相关资料，完成了本次课程设计。我又一次运用了所学知识，进一步了解到自己所学的知识的作用。下面是我这次课程设计的心得体会。首先是四路彩灯电路的设计，我发现自己对芯片的功能还是不太了解，后来又重新查了一遍，选择了合适的芯片。但又在连线时出了问题，出了问题并不重要，重要的是让自己冷静下来，用心去找出问题的所在。然后用自己所学知识解决掉问题，硬是不能解决的，可以去请教别人，但在问别人的时候，一定要理解对方是怎样解决掉这个问题的，否则你将一无所获，下次遇到这个问题你一样又不欧阳治创编创编欧阳治欧阳治创编创编欧阳治知道。其次是电路的连接，线路连接比画图难多了。在连接的时候先要检查芯片、电线等。在连接的时候也要非常的细心，而且要有耐心，