四路彩燈課程設計

1、<p><b>　　課程設計報告</b></p><p><b>　　四路彩燈顯示系統(tǒng)</b></p><p>　　起止日期：自2011年12月19日 至2011年12月30日</p><p>　　2011年12月30日</p><p><b>　　課程設計任務書</b&g

2、t;</p><p>　　2011-2012學年第一學期</p><p>　　系（部） 信息科學與工程系 專業(yè) 電子科學與技術 班級 xxx </p><p>　　課程名稱： 數(shù)字電子技術 </p><p>　　設計題目： 四路彩燈顯示系統(tǒng)

3、 </p><p>　　完成期限：自2011年 12月19日至2011年12月30日共2周</p><p>　　指導教師（簽字）： 年 月 日</p><p>　　教研室主任（簽字）： 年 月

4、 日</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　1 概述1</b></p><p><b>　　1.1 前言1</b></p><p>　　1.2 設計要求1</p><p>　　1.3設計總思路1</p>

5、;<p><b>　　2 方案的選擇1</b></p><p>　　3單元電路的設計和元器件的選擇2</p><p>　　3.1時鐘脈沖產(chǎn)生電路2</p><p>　　3.2循環(huán)控制電路3</p><p>　　3.3彩燈花樣輸出電路4</p><p>　　3.1.2運用到7

6、4LS194功能表4</p><p>　　3.1.3制計數(shù)器的輸出端的C、D信號控制移位寄存器的S0和S1及其ＣＬＲ＇端真值表5</p><p>　　3.4各元器件邏輯符號與引腳圖解5</p><p><b>　　4 經(jīng)驗體會7</b></p><p>　　4.1設計過程中遇到的問題及解決方案7</p&g

7、t;<p><b>　　4.2設計體會7</b></p><p>　　4.3對該設計的建議8</p><p><b>　　參考文獻8</b></p><p>　　附錄A彩燈花樣輸出電路連線圖9</p><p>　　附錄B 總電路設計10</p><p>

8、;　　附錄C EDA仿真電路圖11</p><p>　　附錄D 元器件清單12</p><p><b>　　1 概述</b></p><p><b>　　1.1 前言</b></p><p>　　用中規(guī)模集成電路設計并制作一個四路彩燈顯示系統(tǒng)，可用于節(jié)日慶典，醫(yī)院病房等多處地方，同用單片機控制相

9、比，它具有準確，不易受外界干擾出錯，因而得到了廣泛的應用。小到人們?nèi)粘Ｉ钪械碾娮淤R卡，大到賓館、醫(yī)院等公共場所的大型數(shù)顯電子鐘。</p><p><b>　　1.2 設計要求</b></p><p>　　用中規(guī)模集成電路設計并制作一個四路彩燈顯示系統(tǒng)，要求如下：</p><p>　　1·開機自動置入初始狀態(tài)后即能按規(guī)定的程序進行循環(huán)

10、顯示。</p><p>　　2·程序由三個節(jié)拍組成：第一節(jié)拍時，四路輸出Q1～Q4依次為1，使第一路彩燈先點亮，接著第二，第三，第四路彩燈點亮。第二節(jié)拍時，Q4～Q1依次為0，使第四路彩燈先滅，然后使第三，第二，第一路彩燈滅。第三節(jié)拍時，Q1～Q4輸出同時為1態(tài)0.5秒，然后同時為0態(tài)0.5秒，使四路彩燈同時點亮0.5秒然后同時滅0.5秒，共進行4次。每個節(jié)拍費時都為4秒，執(zhí)行一次程序共需12秒<

11、/p><p>　　3·用發(fā)光二極管顯示彩燈系統(tǒng)的各節(jié)拍；</p><p><b>　　1.3設計總思路</b></p><p>　　程設計課題要求，要實現(xiàn)本系統(tǒng)，需要設計時鐘脈沖產(chǎn)生電路，循環(huán)控制電路和彩燈花樣輸出電路。時鐘脈沖產(chǎn)生電路由74LS161分頻實現(xiàn)，循環(huán)控制電路由74LS161和7420實現(xiàn)，彩燈花樣輸出電路由74LS194和

12、相關邏輯電路實現(xiàn)。</p><p><b>　　2 方案的選擇</b></p><p>　　計數(shù)器的方案有多種，主要有：</p><p>　　方案1 采用單片機控制電路為主實現(xiàn)四路彩燈顯示。</p><p>　　運用C語言編程，然后編譯，通過單片機內(nèi)部實現(xiàn)四路彩燈的顯示，編譯成功后通過下載機下載至芯片，然后連接即可實現(xiàn)預

13、先功能。優(yōu)點是連接線路較少，只要編譯成功就能實現(xiàn)，缺點是編程較為麻煩，容易出錯，同時用單片機控制不宜與體現(xiàn)數(shù)電運用實踐的能力，不利于理解底層電路的連接于實現(xiàn)。</p><p>　　方案2 采用多路芯片組合實現(xiàn)四路彩燈顯示系統(tǒng)。</p><p>　　要實現(xiàn)本系統(tǒng)，需要設計時鐘脈沖產(chǎn)生電路，循環(huán)控制電路和彩燈花樣輸出電路。時鐘脈沖產(chǎn)生電路由74LS161分頻實現(xiàn)，循環(huán)控制電路由74LS161和

14、7420實現(xiàn)，彩燈花樣輸出電路由74LS194和相關邏輯電路實現(xiàn)。優(yōu)點是不用編程，不要編譯只要正確連接就能正常工作，缺點是必須掌握所有芯片的引腳功能及作用，連線較為復雜。</p><p><b>　　圖1.3系統(tǒng)框圖</b></p><p>　　將上述方案進行比較得之，運用單片機易于實現(xiàn)本項目，但是根據(jù)設計任務的要求，各方案的優(yōu)缺點、設計制作所具備的條件，本例作為傳統(tǒng)

15、電子設計方法的實例，采用方案2實現(xiàn)。</p><p>　　3單元電路的設計和元器件的選擇</p><p>　　3.1時鐘脈沖產(chǎn)生電路</p><p>　　用555定時器構(gòu)成多諧振蕩器,電路輸出便得到一個周期性的矩形脈沖,其周期為:</p><p>　　T=0.7(R1+2R2)C………………………(1-1)</p><p&

16、gt;　　控制74LS161模十六計數(shù)器電阻值和電容值可設為：</p><p>　　R1=1KΩ ， R2=20KΩ ， C=0.01μF</p><p>　　由公式（1-1）計算得：T=0.287S</p><p>　　圖3.1.1時鐘電路</p><p><b>　　NE555</b></p><

17、;p><b>　　74LS161</b></p><p>　　圖3.1.2NE555與74LS161構(gòu)成的時鐘產(chǎn)生電路</p><p>　　用555定時器構(gòu)成多諧振蕩器,電路輸出便得到一個周期性的矩形脈沖,控制74LS161模十六計數(shù)器，74LS161A輸出2倍T的脈沖信號；B輸出4倍T的脈沖信號，大約為1S</p><p><b&

18、gt;　　3.2循環(huán)控制電路</b></p><p>　　如果模N計數(shù)器的計數(shù)序列從最小0到最大數(shù)N-1，那么N是多余的，可用與非門檢測N,當N出現(xiàn)時，與非門輸出為低，用它控制清零端CR’，將計數(shù)器清零。此處工作狀態(tài)從0000~1011，檢測1100（異步清零）其電路圖如圖3.2所示。</p><p>　　圖3.2 循環(huán)控制電路（74LS161用74LS163代替）</p

19、><p>　　3.3彩燈花樣輸出電路</p><p>　　3.3.1運用到74LS194功能表</p><p>　　圖3.1.2 74LS194功能表</p><p>　　3.3.2制計數(shù)器的輸出端的C、D信號控制移位寄存器的S0和S1及其ＣＬＲ＇端真值表</p><p><b>　　由上表由：</b>

20、;</p><p><b>　?。樱埃剑眩茫?lt;/b></p><p><b>　?。樱保剑眩模眩?lt;/b></p><p>　　CLR＇＝（ＱＤ*A+QD＇）</p><p>　　進一步分析可知７４ＬＳ１９４脈沖控制：</p><p>　?。茫蹋耍剑ǎ眩?A+QD＇）*ＱＤ+

21、B</p><p>　　3.4各元器件邏輯符號與引腳圖解 </p><p>　　圖3.4.A74LS194邏輯符號和引腳圖</p><p>　　圖3.4B 74LS163引腳圖 圖3.4C 74LS20引腳圖</p><p>　　圖3.4D 74LS20內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 圖

22、3.4E 74LS09內(nèi)部引腳圖</p><p>　　圖3.4F 74LS04引腳圖及內(nèi)部結(jié)構(gòu)</p><p>　　圖3.4G 74LS32引腳圖及內(nèi)部結(jié)構(gòu)</p><p><b>　　4 經(jīng)驗體會</b></p><p>　　4.1設計過程中遇到的問題及解決方案</p><p>　　1）彩燈只

23、有一種花樣變化，沒有其它的花樣：</p><p>　　可能是移位計數(shù)器的S0，S1端控制出現(xiàn)問題，應該檢查循環(huán)控制邏輯電路。還可能是12進制循環(huán)控制計數(shù)器沒正常工作，檢查是否正確接線，芯片是否功能完好。特別注意不能把非門的輸入與輸出接反了。</p><p>　　2）彩燈無規(guī)律變化：</p><p>　　原因可能是12進制循環(huán)控制電路不能產(chǎn)生符合要求的控制碼，檢查模十

24、六計數(shù)器的CP脈沖是否穩(wěn)定，看74LS161是否能計數(shù)，即QA、QB、QC、QD是否周期性的高低電平變化，前面沒問題，再檢查與非門74LS20門74LS04是否能實現(xiàn)它們邏輯功能。</p><p>　　3）彩燈的四種花樣都有，但一次循環(huán)結(jié)束到另一次循環(huán)開始中間有段時間彩燈不亮：</p><p>　　原因可能是控制循環(huán)的１２進制計數(shù)器沒有真確接線，實際控制循環(huán)的進制大于１２進制，導致有放空時

25、間。應該檢查７４ＬＳ２０是否正常工作，確保能實現(xiàn)１２進制計數(shù)。</p><p><b>　　4.2設計體會</b></p><p>　　本來當初選題是要做自動控制延時電路，比較盲目，最后遇到了瓶頸，要用220v電壓供電，最后不得不放棄該項目，轉(zhuǎn)而開始這個項目。看似簡單的功能做起來并不簡單。兩周的實習很快就過去了，過程中出現(xiàn)了很多波折，在這次實習中我學到了很多東西，不僅

26、僅是專業(yè)知識</p><p>　　首先是四路彩燈電路的設計，我發(fā)現(xiàn)自己對芯片的功能還是不太了解，后來又重新查了一遍，選擇了合適的芯片。但又在連線時出了問題，出了問題并不重要，重要的是讓自己冷靜下來，用心去找出問題的所在。然后用自己所學知識解決掉問題，硬是不能解決的，可以去請教別人，但在問別人的時候，一定要理解對方是怎樣解決掉這個問題的，否則你將一無所獲，下次遇到這個問題你一樣又不知道。</p>&l

27、t;p>　　其次是電路的連接，線路連接比畫圖難多了。在連接的時候先要檢查芯片、電線等。在連接的時候也要非常的細心，而且要有耐心，只要接錯一根，就前功盡棄了。因此，要學會耐心細致的做一件事，不要毛躁，不要粗心。還有以后做事的時候一定要事先考查清楚，不能盲目選擇沒有目標。</p><p>　　最后，我要感謝學校給我們這樣的實踐機會，特別要感謝肖主任對我們這組的大力支持。親自幫助我們修改電路，總之，這次課程設計，

28、讓我體會到了團隊合作的重要性，讓我以后做事更有耐心，更加細心。讓我能夠更加從容的面對未來的機遇與挑戰(zhàn)。</p><p>　　4.3對該設計的建議</p><p>　?。?）．先檢查各芯片的電源和地是否接上，檢查線路是否連好；前面的檢查無問題后，再根據(jù)彩燈的變化情況，確定可能的原因，分析是哪個功能模塊出了問題，用數(shù)字萬用表檢查各模塊的功能，發(fā)現(xiàn)并改正錯誤，直到符合要求為止。</p>

29、;<p>　?。?）．對于中等規(guī)模以上的電路，可以分模塊去實現(xiàn)不同的功能。各個功能實現(xiàn)后然后再組合，這樣便于檢查錯誤和擴展功能。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1] 余孟嘗. 數(shù)字電子技術基礎 [M]. 北京: 高等教育出版社, 2006</p><p>　　[2] 方大千,鮑俏偉.實用電子

30、控制電路[M].第一版.北京：國防工業(yè)出版社,2003</p><p>　　[3] 肖景和。數(shù)字集成電路應用精粹 .北京：人民郵電出版社,2002</p><p>　　[4] 李忠波,袁宏.電子設計與仿真技術.北京:機械工業(yè)出版社,2004</p><p>　　[5] 歷雅萍、易映萍.電子技術課程設計.北京：高等教育出版社，2002</p><p

31、>　　附錄A彩燈花樣輸出電路連線圖</p><p><b>　　A彩燈花樣輸出電路</b></p><p><b>　　附錄B 總電路設計</b></p><p><b>　　圖B總電路設計圖</b></p><p>　　附錄C EDA仿真電路圖</p>&