4路彩燈控制器課程設(shè)計(jì)數(shù)電

1、電子技術(shù)課程設(shè)計(jì) -彩燈控制器學(xué)院：電子信息工程學(xué)院 班級(jí)： 姓名 學(xué)號(hào)： 指導(dǎo)教師： 彩燈控制器一、 設(shè)計(jì)任務(wù)與要求： 設(shè)計(jì)一個(gè)彩燈控制器，要求：1. 四路彩燈從左向右逐次漸亮，間隔為1秒。2. 四路彩燈從右向左逐次漸滅，間隔為1秒。3. 四路彩燈同時(shí)點(diǎn)亮，時(shí)間間隔為1秒，然后同時(shí)變暗，時(shí)間為1秒，反復(fù)4次。二、總體框圖脈沖發(fā)生器計(jì)數(shù)器數(shù)據(jù)選擇器移位寄存器彩燈圖（1）總體框圖根據(jù)設(shè)計(jì)要求，電路設(shè)計(jì)大體思路如下：由脈沖發(fā)生器發(fā)出頻率脈沖信號(hào)，利用計(jì)數(shù)器加法計(jì)數(shù)功能輸出00001111的脈沖信號(hào)，經(jīng)過數(shù)據(jù)選擇器分別在00000011，01000111，10001111三個(gè)時(shí)段輸出不同的高低電平，

2、控制移位寄存器實(shí)現(xiàn)右移左移置數(shù)功能，從而控制彩燈按照設(shè)計(jì)要求實(shí)現(xiàn)亮滅。三、選擇器件本次課程設(shè)計(jì)所用器件如表一 ： 表一 本次課程設(shè)計(jì)所用器件型號(hào)名稱數(shù)目74LS163同步二進(jìn)制計(jì)數(shù)器174LS1944位雙向移位寄存器174150十六選一數(shù)據(jù)選擇器374LS04非門1PROBE彩燈4XFG2脈沖發(fā)生器11.同步二進(jìn)制計(jì)數(shù)器74LS163輸 入輸 出CPEPETQ0全“L”01預(yù)置數(shù)據(jù)1111計(jì)數(shù)110保持110保持根據(jù)邏輯圖、波形圖、功能表分析，74LS163具有如下功能：表二7-3 74LS163功能表 管腳圖 邏輯符號(hào)1) 1是同步4位二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器，M=16，CP上升沿觸發(fā)2) 2既可同

3、步清除，也可異步清除。同步清除時(shí)，清除信號(hào)的低電平將在下一個(gè)CP上升沿配合下把四個(gè)觸發(fā)器的輸出置為低電平。異步清除時(shí)，直接用清除信號(hào)的低電平把四個(gè)觸發(fā)器的輸出置為低電平。3) 3同步預(yù)置方式：當(dāng)LD = 0時(shí)，在CP作用下，計(jì)數(shù)器可并行打入預(yù)置數(shù)據(jù).當(dāng)LD = 1時(shí)，使能輸入PT同時(shí)為高電平，在CP作用下，進(jìn)行正常計(jì)數(shù)。4) PT任一為低時(shí)，計(jì)數(shù)器處于保持狀態(tài)。5) 5 CO為進(jìn)位輸出，可用來級(jí)聯(lián)成n位同步計(jì)數(shù)器。2四位雙向移位寄存器74LS194 74LS194內(nèi)部原理圖74LS194四位雙向移位寄存器具有左移、右移、并行數(shù)據(jù)輸入、保持、清除功能。1） 從圖1中74LS194的圖形符號(hào)和引腳

4、圖分析。SRG4是4位移位寄存器符號(hào)，D0D3并行數(shù)據(jù)輸入端、DSL左移串行數(shù)據(jù)輸入端、DSR右移串行數(shù)據(jù)輸入端、SA （M0）和SB （M1）（即9腳和10腳）工作方式控制端分別接電平開關(guān)，置1或置0，CP時(shí)鐘輸入端接正向單次脈沖，清零端接負(fù)向單次脈沖，Q0Q3輸出端。表三 邏輯符號(hào) 邏輯框圖 3十六選一數(shù)據(jù)選擇器7415074150內(nèi)部原理圖74150邏輯功能表DCBAStrobeWXXXX1100000E000010E100100E200110E301000E401010E501100E601110E710000E810010E910100E1010110E1111000E1211010

5、E1311100E1411110E15 邏輯框圖 邏輯符號(hào)十六選一的數(shù)據(jù)選擇器74150并行輸入D0D15十六個(gè)數(shù)據(jù)，當(dāng)選擇輸入A3A2A1A0的二進(jìn)制數(shù)碼依次由0000遞增至1111，即其最小項(xiàng)由m0逐次變到m15時(shí)，16個(gè)通道的數(shù)據(jù)便依次傳送到輸出端，轉(zhuǎn)換成串行數(shù)據(jù)。4非門74LS04仔細(xì)觀察一下圖中給出的三極管開關(guān)電路即 可發(fā)現(xiàn)，當(dāng)輸入為高電平時(shí)輸出等于低電平，而輸入為低電平時(shí)輸出等于高電平。因此輸出與輸入的電平之間是反向關(guān)系，它實(shí)際上就是一個(gè)非門。（亦稱反向器）。當(dāng)輸入信號(hào)為高電平時(shí)，應(yīng)保證三極管工作在深度飽和狀態(tài)，以使輸出電平接近于零。為此，電路參數(shù)的配合必須合適，保證提供給三極的基

6、極電流大于 深度飽和的基極電流。 設(shè)計(jì)電路所用的芯片是74LS04，如下圖所示： 圖 （12） 74LS04的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 圖（13）三極管非門74LS04的邏輯框圖功能表如下圖： 表六 非門功能表圖（14）74LS04的邏輯符號(hào) 邏輯函數(shù)式Y(jié)= A四、功能模塊在設(shè)計(jì)單元電路和選擇元器件時(shí)，盡量選用同類型的元器件，如所有功能的部件都采用TTL集成電路，整個(gè)系統(tǒng)所用的元器件種類盡可能少。下面介紹各單元電路的設(shè)計(jì)。1 脈沖發(fā)生由脈沖發(fā)生器發(fā)出頻率為1HZ，幅度為5V的連續(xù)脈沖信號(hào)，輸入74LS163同步二進(jìn)制計(jì)數(shù)器，利用74LS加法計(jì)數(shù)功能輸出00001111的脈沖信號(hào)。2信號(hào)控制由74LS163輸

7、出的00001111的脈沖信號(hào)輸入3片十六選一數(shù)據(jù)選擇器74150，當(dāng)輸入信號(hào)為00000011時(shí)，第一片和第二片74150輸出信號(hào)為0，經(jīng)過74LS04非門變?yōu)楦唠娖剑谌?4150輸出信號(hào)為1，經(jīng)過74LS04非門變?yōu)榈碗娖?。?dāng)輸入信號(hào)為01000111時(shí)，第一片和第三片74150輸出信號(hào)為0，經(jīng)過74LS04非門變?yōu)楦唠娖?，第二?4150輸出信號(hào)為1，經(jīng)過74LS04非門變?yōu)榈碗娖?。?dāng)輸入信號(hào)為10001111時(shí)，第二片和第三片74150輸出信號(hào)為0，經(jīng)過74LS04非門變?yōu)楦唠娖?，第一?4150輸出信號(hào)為0/1不斷交換。3彩燈控制三片74150的輸出端分別接四位雙向移位寄存器74

8、LS194的CLR端S0端和S1端。當(dāng)計(jì)數(shù)器輸出信號(hào)為00000011時(shí)，CLR端和S0端輸入為高電平，S1端輸入為低電平，彩燈從左向右依次點(diǎn)亮，時(shí)間間隔為1秒。當(dāng)計(jì)數(shù)器輸出信號(hào)為01000111時(shí)，CLR端和S1端輸入為高電平，S0端輸入為低電平，彩燈從右向左依次熄滅，時(shí)間間隔為1秒。當(dāng)計(jì)數(shù)器輸出信號(hào)為10001111時(shí)，S0端和S1端輸入為高電平，CLR端輸入為高/低電平交替，四盞彩燈同時(shí)點(diǎn)亮火熄滅，時(shí)間間隔為一秒。五、總體設(shè)計(jì)電路圖（1） 總電路說明： 圖中由脈沖發(fā)生器輸出1HZ脈沖，輸出端接到計(jì)數(shù)器74LS163的CLK端，通過74LS163的計(jì)數(shù)功能，發(fā)出00001111的信號(hào)，計(jì)數(shù)

9、器的四個(gè)輸出端Q0Q1Q2Q3分別加在十六選一數(shù)據(jù)選擇器74150的ABCD端，第一片74150的輸出端加非門后接在74LS194的CLR端，第二片74150的輸出端加非門后接在74LS194的S0端，第三片數(shù)據(jù)選擇器的輸出端加非門后接在74LS194的S1端，使彩燈按照設(shè)計(jì)要求變化。（2） Multisim仿真結(jié)果 用Multisim對(duì)總電路進(jìn)行仿真，仿真開始后，彩燈依時(shí)間順序按設(shè)計(jì)要求變亮或熄滅。這一點(diǎn)也可以從電路圖仿真結(jié)果中得到驗(yàn)證。（3）總電路的硬件實(shí)現(xiàn)各模塊的功能已經(jīng)在功能模塊中得到了硬件實(shí)現(xiàn)，并驗(yàn)證正確，將各模塊連接起來，打開電源開關(guān)，四個(gè)發(fā)光二極管從左向右逐次漸亮又從右向左逐次漸滅，之后同時(shí)變亮又變滅，重復(fù)四次，時(shí)間間隔為1秒，從而總電路得到驗(yàn)證。六、課程設(shè)計(jì)總結(jié)通過兩個(gè)星期的努力，終于完成了這次課程設(shè)計(jì)。在此次課程設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)中，我學(xué)會(huì)了寄存器的使用方法， 熟悉了寄存器的一般應(yīng)用，基本掌握了數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)和調(diào)試的方法。在這個(gè)數(shù)字電路中我們可以