数电课程设计四路彩灯

一﹑设计总体思路和设计原理〔1〕设计总体思路据任务书要求，彩灯显示要分为三个节拍在第一节拍时，从左边第一个彩灯到第四个彩灯依次亮起，即四路输出Q1至Q4依次为1。在第二个节拍里，彩灯从右至左依次熄灭，即四路输出Q4至Q1依次为0。第三个节拍时四彩灯同亮同暗两次，即彩灯同时输出“1”﹑“0”两次。根据其亮灭持续时间为1秒的要求，可以确定需要一个脉冲发生器，并要求其周期为1s，即频率为1Hz。〔2〕设计原理题目要求三个节拍，设计为一个分频器和一个计数器单元。那么按照要求设计为计数器计三次数一循环。即计数器计三次数，每次为四秒，然后计数器清零循环。于是设计为一个分频器，使用74LS161对秒脉冲进行四分频，然后输入到计数器中。而计数器同样使用74LS161，其初始值为0。那么从分频器中来到第三个脉冲时对计数器清零。即计数器的循环计的数为0000B、0001B、0010B。使用到的器件为：两片74LS161和一个反相器。其次，对于位移器按照题目要求：在第一节拍时，使第一路彩灯先点亮，接着第二，第三，第四路彩灯点亮。第二节拍时，使第四路彩灯先灭，然后使第三，第二，第一路彩灯灭。第三节拍时，闪亮两次。首先向右移，并且一直向右移1。然后是向左移，同理一直向左移1。最后要求值四次数，值数D0~D3分为1111、0000、1111、0000。值数的间隔为一秒。根据要求，采用74LS194作为位移器。第一节拍时，右移：S0和S1分别接入1和0。第二节拍时，左移：S0和S1分别接入0和1。第三节拍时，值数S0和S1分别接入1和1。而在计数器上对应输出的数分别为00、01、10。根据提供器件和要求，那么用一些门电路组成一个计数器输出数的加1的加法器。使用到器件为：一片74LS194、一个与门、一个或门和一反向器。最后是彩灯局部根据题目要求和位移器74LS194的输出特征，将用四个彩灯共阴极的连接方式。阳极分别连接74LS194的输出端Q0、Q1、Q2、Q3。使用到得器件为：四个二极管。二、框图和总电路设计〔1〕框图移位计数器74LS194移位计数器74LS19412进制分频计数器多谐振荡器彩灯显示输出12进制环控制器图1系统设计框图〔2〕总电路图2系统总电路三、单元电路设计〔1〕电路所用各芯片a、计数器74LS161此单元用于电路的计数，当脉冲变化时，实现相应的计数74161功能表74ls161引脚图与管脚功能表资料74LS161是常用的四位二进制可预置的同步加法计数器，他可以灵活的运用在各种数字电路，以及单片机系统种实现分频器等很多重要的功能，：

<74ls161引脚图>管脚图介绍：

时钟CP和四个数据输入端P0~P3

清零/MR

使能CEP，CET

置数PE

数据输出端Q0~Q3

以及进位输出TC.(TC=Q0·Q1·Q2·Q3·CET)输入输出CRCPLDEPETD3D2D1D0Q3Q2Q1Q00ФФФФФФФФ00001↑0ФФdcbadcba1↑10ФФФФФQ3Q2Q1Q01↑1Ф0ФФФФQ3Q2Q1Q01↑111ФФФФ状态码加1

<74LS161功能表>从74LS161功能表功能表中可以知道，当清零端CR=“0”，计数器输出Q3、Q2、Q1、Q0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CO，其逻辑关系是CO=Q0·Q1·Q2·Q3·CET。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。b、置数单元74LS194此单元用于彩灯的置数，当脉冲变化时，确保置数以实现彩灯的控制74LS194功能表c、相应门电路此门电路用于实现相应的逻辑函数〔2〕循环控制电路〔3〕把戏彩灯输出电路四、安装﹑调试步骤第一，对工具和元件等仔细的检查，看是否有损坏或缺失。了解试验箱的个功能模块。对于要使用的模块检查是否有损坏，要求熟悉掌握要使用的功能模块。检查各元器件引脚是否缺失或损坏，对所有的导线进行检测，剔除以坏了的导线。对所有领取的器件进行整理。第二，检测完元器件后，对各小的模块的安装位置合理把握安排。合理安排各元器件安装的位置，导线安插的位置。然后开始安装芯片及连线，要按照先小模块、后大模块再整体的原那么进行安装调试。首先可连接秒脉冲模块，安装完毕后利用发光二极管进行检查。然后安装分频模块，同样利用发光二极管进行检查。再对循环模块进行连接，也可以将Q3~Q0连接到二极管进行检查电路连接的正确性。最后连接好最为重要的循环位移模块。对于循环右移模块的连接可先只连接好位移的局部，检查一个周期内是否正常。再连接加1加法器局部和计数器的清零连接。由于面包板和线路的老化，导致接触不良的问题，所以在连接的时候一定要做到接好一个模块检查好一个模块。切勿整体连接好后在来查看效果。最后连接好后，检查是否完成预期的要求。重新断电后，再翻开，看是否仍正常。第四，完成接线并实现所有的功能后，找老师检查验收。老师验收检查正常完成后，就可以撤除芯片与导线了。在撤除芯片时一定小心。切不可使用蛮力拔除，以防止弄断芯片的引脚。整理好所有器件后归还好器件。五、故障分析和电路改良由于面包板和线路的老化，导致接触不良的问题和接线失误等认为因素必然会导致一些故障。对于故障是不可防止的，所以就需要我们耐心的排除故障。对于我们的情况而言，在连接的时候一个一个模块的连接，接好一个模块检查好一个模块是十分重要的。也是减少故障的最有效的方法。在接线时切勿为了贪图快速就整体连接好后，再来查看效果检查故障。往往电路会出现许多不可预料的故障和接线的错误。而且在最后连接好后，要反复检查是否完成预期的要求。做一个长时间的运行，以查看是否有错误。由于第一次搞这设计，也是第一次接触这试验箱。所以第一次接好线实验成功后没有轻放箱子。第二天的时候，由于线没有接紧，所以有的线已经掉了，实验总是出现问题。所以只有把线拔掉。重新接线。这次我们小心仔细的把每一根线都接好、接紧。经过细心的接线。终于又一次接好了。并且实验成功。所以我们要做到重新断电后，再翻开，看是否仍正常。检查时一定要仔细认真、沉着冷静，不可贪快、急躁。六、总结与体会将近两周的课程设计终于完了。刚开始的时候，拿到题目就一直在想这个题目真难。但是设计总得完成啊，我和同组同学一起去网上，书上资料，经过我们不懈努力。终于把设计的框图完成了。接下来就是设计电路了，依样画葫芦，同样去网上，书上搜索找各芯片的功能。终于把电路设计好了。然后领试验箱接线，接线看起来简单。其实其中要很多耐心。刚拿到箱子想接线是小菜一碟了。翻开箱子迅速把弄起来。线一下子就接好了。然后收好箱子休息。但是由于面包板和线路的老化。第二天翻开箱子看的时候，发现那些彩灯不听话了。我们只能一根一根线的进行检查。费了老半天，终于明白是线接触不良。由于我们接线太轻松，有的线没有接好，所以导致接触不良。然后我们把线全拔掉，沉着，仔细，认真的再把线再重新接一遍。一根根的线插紧。经过这次课程设计让我明白了我们的动手能力还有待提高，本来本科生大局部学的就是理论知识，动手能力比拟差。从这次我们重新接一次线就可以看出，我们动手能力还不够仔细，认真，沉着。所以我们应该用沉着，认真，仔细来接待以后的每一次动手。附录元器件使用清单：74LS1941片74LS1611片74LS001片74LS041片74LS321片LED二极管4个试验箱1个面包板1块导线假设干

参考文献1、《电子线路设计、实验、测试》〔第二版〕华中理工大学出版社谢自美主编2、《新型集成电路的应用》---------电子技术根底课程设计华中理工大学出版社梁宗善主编3、《电子技术根底实验》高等教育出版社-------------陈大钦主编电气与信息工程系课程设计评分表项目评价设计方案的合理性与创造性硬件制作或软件编程完成情况*硬件制作测试或软件调试结果*设计说明书质量设计图纸质量辩论汇报的条理性和独立见解辩论中对所提问题的答复情况完成任务的情况独立工作能力组织纪律性〔出勤率〕综合评分