多路彩灯数电课程设计

第一章 系统组成与工作原理1.1 设计总体思路 根据课程设计课题要求,要实现本系统.需要设计时钟脉冲产生电路,循环控制电路,和彩灯花样输出控制电路.时钟脉冲由555电路与74LS161分频实现,循环电路由74LS161和74LS20实现,彩灯花样输出控制电路,由74LS194与相关的逻辑组合电路实现.1.2 基本原理由设计要求出发可知道,彩灯的三个节拍可以用移位寄存器74LS194实现,通过控制S0和S1实现右移、左移、置数.第一节拍,为1的右移；第二节拍,为0的左移；第三节拍,全亮为置数1,全灭为置数0.由于程序循环一次要12秒,因此可以设计用一个12进制的计数器来控制循环.第三节拍时要全亮1s,全灭1s,可以通过在某时刻给74LS194置入1,1s后置入0.这就相当于在74LS194置数输入端加上一个0.5HZ的脉冲,我们可以通过74LS161分频得到.多谐振荡器1.3 电路设计流程框图分频控制12进制循环控制器移位寄存器74LS194输出显示第二章单元电路设计2.1 循环控制电路设计具体实现方法根据设计要求所需的是12进制计数器,那么我们可以选择利用74LS161或者74LS163设计得到一个12进制的计数器.那么在电路设计时候就有两种设计思路,利用CR端清零,或利用置数端口进行置数.因为74LS161与74LS163都是同步置数,所以如果是置数法,应该在11即1011产生有效置位控制信号；介于74LS161是异步清零但是74LS163是同步清零,所以若是利用74LS161CR进行清零,则需要在12即1100产生有效清零控制信号,而74LS163,则在111011产生有效清零信号.2.12 12进制循环控制器示意图因为试验室只提供74LS161,所以在实际调试时候用74LS161代替74LS1632.2 分频电路设计2.2.1具体实现方法由于计数器就是一个分频器,所以对于分频电路设计就比较简单了.在74LS161或者74LS161的时钟端给一个f=1Hz的控制脉冲,那么从输出端QA,QB,QC出来的分别是二分频1/2f、四分频、八分频.2.22 分频电路设计示意图2.3彩灯花样输出电路设计2.31通过12进制计数器的输出端的QD、QC信号控制移位寄存器74LS194的S0和S1的真值表CLK时间/S节拍QDQCS1S0SRSL74LS194移位方向11第一节拍0001 1 X右移22000133000144000155第二节拍0110X0左移66011077011088011099第三节拍1011XX置1全亮10101011置0全灭11111011置1全亮0121011置0全灭由上表可得：S0=QCS1=QD+QC时钟端CLK用1HZ脉冲控制2.32彩灯花样输出电路接线图如下所示第三章 总电路设计经过一步一步的设计与分析,最后得到如下所示总的电路设计图第四章实验调试与测试结果分析4.1 在EWB软件上仿真调试将设计的电路在EWB软件上画好,然后用EWB软件仿真看是否能达到设计所要求的效果.4.2 把仿真好的电路进行实物连接调试与遇到的问题4.21连接电路的方法和技巧个人自己觉得在进行电路连接时候,我们要分模块连接并检查,要确保每个模块的正确性,然后再进行后面的电路连接,这样可以很容易的解决电路的故障问题.不要一步到位- 一次性就把整个电路的线全部连好；这样当一个复杂的电路时,如果电路出现问题时候,那么将很难找出出现故障的地方.4.2.2 第一个指示灯总是在熄灭状态,其它都符合要求根据节拍两个指示灯的状态知道,前面的电路是正常的,而对于显示的4盏指示灯,其它三盏都符合要求,那么很有可能是QA引脚的问题.后来我换了一块74L194试验,结果第一个指示灯能正常工作了.4.2.3 第三个指示灯在第三节拍时总是暗的,其它都符合要求在解决第一个指示灯不亮的情况的过程中,换了新的74LS194芯片后又出现一个新的问题,第三个指示灯在第三节拍时候总是灭的无法亮.分析：由于在用开始的那块芯片时候第三个指示灯是正常的,现在在第一、第二节拍时候第三个指示灯能够正常亮灭,说明QC引脚,以与左移,右移相关的芯片引脚是正常的,因为第三节拍是并行置数状态,那么故障很有可能是置数输入端C引脚坏了,不能置入数.经过单独对C引脚进行测试,结果得出C引脚真的置数不进.4.2.4 打开电源,彩灯状态有时从间某个状态开始,循环一次后正常.根据实际的电路显示效果,我们可以判断整体电路连接应该没问题,因为循环一次后电路符合设计的要求.经过进一步的分析得出,当加上电源后,某些芯片的引脚初始状态是随机的,有时候是高电平,有时候是低电平.正因为在刚上电74LS194的输出引脚QA、QB、QC、QD的状态有可能不是我们所要的初始状态0,那么刚上电就会从某个中间状态开始,一次后循环后,当QA、QB、QC、QD的状态都从0状态开始就满足正常的设计要求.针对与这种情况,我们可以在上电后给每一个输出引脚清零,让他从零初始态开始,那么这样就解决的这个问题.第五章 总结设计调试与心得体会两周的课程设计很快就结束了,在这次课程设计中我学到了很多数电专业方面的知识,当然也有专业知识之外的其他东西.首先,是四路彩灯电路的设计,我发现自己对芯片的功能以与引脚的功能还是不太熟悉；因此在设计的过程中,自己有不断的查阅相关资料,以与在网上查找些关与所需芯片的一些使用功能介绍,这样加强了自己对这些芯片的理解,与其对它们的应用.其次,是电路的连接,线路连接是件需要细心的活.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,接线时候要养成一种好的接线习惯,我自己就喜欢把电路分成各个子单元,先确保某个单元连好,然后再接后续的电路,这样在检查故障时候就很轻松了.在面对电路接线时,要学会耐心细致的做一件事,不要毛躁,不要粗心,相信只要冷静的坚持就一定有所收获.再次,这次课程设计,再次让我明白团队之间相互合作的重要性.在自己的这次设计完成后,同时我还有去帮其他同学找一找,他们电路的故障,去分析他们在电路中遇到的一些无法实现功能的问题症结,其实自己在帮助其他同学解决问题的时候,自己有时要去查查资料,这种主动的去学习,让自己所收获到得也很多,对于自己以后避免类似的问题很有帮助.将来在走入社会,能否找到好工作,或者说事业顺利,团队合作也占了很重的分量,而当今社会,很多公司、企业都非常重视团队合作精神.最后,我要感谢学校给我们这样的实践机会,也感谢康老师在这两周对我们的耐心教导.总之,这次的课程设计,让我学习到了很多数电专业方面的知识,同时让我体会到了团队合作的重要性,让我以后做事更有耐心,更加细心.第六章 附录6.1 元器件清单1片 74LS194、1片 74LS161模十六计数器、1片74LS20与非门、1片74LS04非门、1片74LS32或门、发光二极管若干、1个试验箱、导线若干、1块 面包板6.2 参考文献数字电子技术基础 周良权编电子技术课程设计指导 彭介华编电子技术基础实验 陈大钦编电气与信息工程系课程设计评分表项 目评 价优良中与格差设计方案的合理性与创造性软件设计完成情况硬件调试完成情况设计说明书与设计图纸质量答辩情况独立工作能力完成任务情况出勤情况综 合 评 分指导教师签名：_ 日 期：_ 注：表中标*号项目是硬件制作或软件编程类课题必填内容；此表装订在课程设计说明书的最后一页.课程设计说明书装订顺序：封面、任务书、目录、正文、评分表、附件非16K大小的图纸与程序清单. 6 / 6