数字逻辑课程设计报告多路彩灯控制器.pdf

上传人:hg158****2095 文档编号:74352736 上传时间:2023-02-25 格式:PDF 页数:14 大小:709.66KB
返回 下载 相关 举报
数字逻辑课程设计报告多路彩灯控制器.pdf_第1页
第1页 / 共14页
数字逻辑课程设计报告多路彩灯控制器.pdf_第2页
第2页 / 共14页
点击查看更多>>
资源描述

《数字逻辑课程设计报告多路彩灯控制器.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《数字逻辑课程设计报告多路彩灯控制器.pdf(14页珍藏版)》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。

1、 数字逻辑课程设计报告 多路彩灯控制器 学 院 名 称:电子工程学院 学 生 姓 名:崔欢(13)专 业 名 称:集成电路设计与集成系统 班 级:电路1102 实 习 时 间:2013 年 6 月 3 日 2013 年 6 月 14 日 多路彩灯控制器的设计 一、课程设计题目(与实习目的)(一)、题目:多路彩灯控制器(二)、实习目的:1进一步掌握数字电路课程所学的理论知识。2熟悉几种常用集成数字芯片的功能和应用,并掌握其工作原理,进一步学会使用其进行电路设计。3了解数字系统设计的基本思想和方法,学会科学分析和解决问题。4培养认真严谨的工作作风和实事求是的工作态度。5锻炼动手能力,排错能力。二、

2、任务和要求 实现彩灯控制的方法很多,如EPROM 编程、RAM 编程、单板机、单片机等,都可以组成大型彩灯控制系统。因为本次实习要求设计的彩灯路数较少,且花型变换较为简单,故采用移位寄存器型彩灯控制电路。(1)彩灯控制器设计要求 设计一个 8 路移存型彩灯控制器,基本要求:1.8 路彩灯能演示三种花型(花型自拟);2.彩灯用发光二极管LED 模拟;选做:实现快慢两种节拍的变换。(2)课程设计的总体要求 1设计电路实现题目要求;2电路在功能相当的情况下设计越简单越好;3.注意布线,要直角连接,选最短路径,不要相互交叉;4.注意用电安全,所加电压不能太高,以免烧坏芯片和面包板。三 总体方案的设计

3、整体电路分为四个模块,第一个模块时钟信号的产生;第二个模块实现节拍控制;第三个模块实现花型的控制;第四个模块实现实现花型的演示。这种方案将整个设计电路的功能模块化,设计思想比较简单。元件种类使用少,且都较熟悉易于组装电路。这么设计的出发点是:电路设计模块化,易于检查电路,对后面的电路组装及电路调试都很方便,花型控制电路简单,花型也比较简单。主体框图如下:时钟信号 CP 电路:用 555 芯片产生 CP 脉冲。节拍控制电路:节拍变化由 151 八选一数据选择器完成,节拍的快慢变化可由74 双上升沿 D 触发器完成,它可实现二分频。花型控制电路:由 161,4 位二进制同步计数器完成;花型演示电路

4、:由 194 双向移位寄存器完成(可左移右移完成花型变化);四 单元电路的设计 1.设计所使用的元件及工具:74LS161(四位二进制同步计数器)-2 个;74LS194(移位寄存器)-2 个;74LS151(八选一数据选择器)-1 个;74LS74(双 D 触发器)-1 个;74LS00(四二输入与非门)-2 个;74LS04(六非门)-1 个;555 -1 个;发光二极管 -8 个;电容:f -1个;0 01f-1个;电阻:150k -1 个;100 -4 个;-1个;实验板一块;万用表一个;钳子一个;导线若干。2.各个单元电路(1)时钟信号电路 由一片 555 加上适当电容及电阻实现。电

5、容取:f 10nf 电阻取:150 k k 电路图如下:(2)节拍控制电路 由一片 151 和一片 74 级联实现。整体上实现脉冲频率的变换,即交替产生快慢节拍。令 74 的 Vcc,CLR,PR 都接高电平,将Q 的输出接到 D 端,Q 端的输出接到151 的 D1 端。令 151 的 B,C,G,GND 接低电平,Vcc 接高电平,D0 接时钟信号的 CP 脉冲,A 端接由花型控制电路的 QG 输出。所以 Y 端的输出就为:Y=CPA+QA (Q 是 74D 触发器的输出端)由 D 触发器具有记忆功能,记录上一个状态,所以在每一个 CP 脉冲的上升沿,Q 输出为上一次的记录(即一个脉冲)。

6、也就比时钟信号电路的 CP 脉冲慢了一拍。所以通过 A 为 0 或 1 选择 Y 端输出的脉冲的频率。A 端接的是 161 的高位片的 QF 即当到达第 32 拍时 QF 为 1 接下来的 3364 拍为变慢后的脉冲输出。电路图如下:555+5v48762134.7k150k4.7uf0.1uf(3)花型控制信号电路 由二片 161 级联的模 64(三种花型每种显示一遍,再总体重复一遍的总节拍数)计数器。161 的级联用的是同步,并用QG 清零。当三种花型全新显示一遍后(总共 32 拍)161 的输出变为 00000100 所以将161 高位片的信号 QF 输给节拍控制电路的 151 的 A

7、来通过节拍控制电路改变第二遍花型显示的频率。161 的 CP 脉冲来自节拍控制电路中 151 的输出端 Y。电路图如下:(4)花型演示电路 由二片移位寄存器 194 实现。其八个输出信号端连接八个发光二极管,用其输出信号控制发光二级管的亮灭实现花型演示。而花型之间的变化通过花型控制电路的输出即 161 级联的计数器输出控制(它们由同一个CP 脉冲控制)。三种花型变换样式 花型 1:8 路灯分两半。从左至右渐亮,全亮后,再分两半从左至右渐灭。循环两次;花型 2:从中间到两边对称地逐次渐亮,全亮后仍由中间到两边逐次渐灭。循环两次;花型 3:从左至右顺次渐亮。全亮后逆序渐灭。循环两次。移存器输出状态

8、编码表 节拍序号 花型 1 花型 2 花型 3 1 00000000 00000000 00000000 2 00011000 3 00111100 4 01111110 5 6 01110111 7 00110011 8 00010001 9 10 01111111 11 00111111 12 00011111 13 00001111 14 00000111 15 00000011 16 00000001 这 3 种花型在每种频率下各显示一遍,三种花型完全显示一遍需要的总结拍数为 32,即 18 显示第一个花型,916 显示第二个花型,1731 显示第三个花型。要用 194 实现三个花型的

9、连续显示必须对两片 194 的 S1、S0 和 SL、SR 一句节拍的变化进行相应的改变,将两片 194 分为低位片和高位片,再将其输出端从低位到高位记为 L1L8。列出各花型和其对应的 194 的 S1、S0、SL、SR 的输入信号及节拍控制信号列表如下:(用Li 表示 Li 的取非)花型 低位片 节拍控制信号 SL SR S1 S0 SL SR S1 S0 QDQE 1 X L8 0 1 X L8 0 1 00 2 L8 X 1 0 X L8 0 1 10 3 X L8 0 1 X L4 0 1 01 X L8 0 1 x L4 0 1 11 列出卡诺图分析 194 低位片 QD QE 0

10、 1 QD QE 0 1 0 X L8 0 0 1 1 X X 1 0 0 SL=L8 S1=DE QD QE 0 1 QD QE 0 1 0 L8 X 0 1 0 1 L8 L8 1 1 1 SR=L8 S0=(DE)194 高位片 QD QE 0 1 QD QE 0 1 0 X X 0 0 0 1 X X 1 0 0 SL=X S1=0 QD QE 0 1 QD QE 0 1 0 L8 L8 0 1 1 1 L4 L4 1 1 1 SR=L8E+L4 E S0=1 由上图分析可以得到控制 194 高、低位片的左移右移变化控制端 S1、S0 以及串行输入端的由 161 的输出端QD、QE和本

11、身输出端 L4 和L8控制。用去 QAQH表示 161 从低位到高位的个输出端。控制结果表达式如下:194 低位片 194 高位片 S1=DE S1=0 S0=S1 S0=1 SL=L8 SL=X SR=L8 SR=L8E+L4 E 电路图如下:五 总体电路图 194(1)CLRSRSLABCDQA1QB1QC1QD1S01S111194(2)CLRSRSLABCDQA2QB2QC2QD2S02S12111&CPCP321&1&1&CP16 六 电路组装、调试过程中发生的问题及解决的方法。刚开始数电实习的时候,我想到了,先设计电路,再搭电路,以便后来的排错,从而完成实习要求。在设计电路时,我先

12、确定了总体框图,555 的 CP 脉冲电路,74,151 的分频电路相对容易,很快就设计好了,难就难在 161 和 194 的关系处理上,怎么用 161控制 194 的花型转换,怎么用 194 连续显示 3 种花型呢接着我想到 161 的功能就是计数,它可以通过计数来控制花型的转换,而 194 是移位寄存器,通过控制它的 SL,SR,S0,S1,就可以进行花型的显示,而卡诺图化简就可以找出 161 和 194的关系,理清思路后,我很快就完成了设计。周三我就开始用面包板搭电路了,再搭电路前,我用万用表测了面包板的正负极是否连通,在确保它是连通的后才正式搭电路,由于设计和仿真都是自己一步步扎扎实实

13、地走的,周五就进行了测验,加上电后,我分模块对电路进行了测试。1.测试脉冲产生模块。在 555 定时器的 3 脚插上了一个 LED 灯后,发现灯不亮,我就怀疑是不是点没加进去,检查后发现,我把电源负极和地分开了,没有把它们接在一起,这就相当于电路没连通,在用导线把它们连接好后再加电,LED 灯正常闪亮,我又在 151的 Y 输出端接上了一个 LED 灯,正常闪亮,说明脉冲产生电路是正常的。2.测试节拍控制模块。我先把 A 接 0,发现 Y 输出接的 LED 灯和 CP 输出端接的灯闪亮是同步的,即还没有分频,再把 A 接高电平,这时现 Y 输出接的 LED 灯和 CP 输出端接的灯闪亮便不是同

14、步的了,即实现了分频,分频电路正确。3.测试花型控制电路和花型演示电路。我在两片 161 的输出端都接上了 LED 灯,观察它计数是否正确,再在两片 194的输出端接上 LED 灯,观察其分频前的花型和分频后的花型是否正确。在加电后,观察到 161 可以正常计数,且 194 的花型显示也是正确的,但就是在 161 计数到32 后没有进行分频,在分频模块功能正常的前提下,出现这种情况的原因只有一种,那就是 A 的高电平没有返回给 151,所以对于 151 来说在 A 是 0 时,输出的就是 CP,所以没有分频,我用万用表测了 151 的 A 引脚和 161 的 F 输出,发现是正常连通的,但是加

15、电后还是不能分频,既然不是接触不良,那问题会出在哪呢这引起了我的思考,会不会是 F 脚的输出逻辑电平达不到 1,因为我在 F 脚接了一个 LED 灯,会产生压降,虽然灯可以亮,但它的逻辑值却是 0,那么把 F脚的这个灯拔掉这一问题会不会就解决掉了呢在拔掉灯后,我惊喜地发现在 161计数到 32 后,可以实现分频了!至此,测试完满结束。七 附加功能的实现 当我完成基本的实验电路后实习的老师建议我去尝试一下,用数码管实现花型的现实,即当时第一个花型时,数码管显示 1,以此类推。我用了几个小时的时间想出来了解决方案,用一片 48 芯片和一个数码管实现,将 48 芯片的 D,C管脚分别接地,A 接 F

16、1 非或 F2,即 F1 与 F2 非得与非,前面的电路已经实现,只须连接,B 接 F1,其他的输入管脚按照芯片的工作要求进行连接。在连接电路时必须注意管脚的位置,开始接错了,数码管显示的是 2,4,6。最后检查是管脚位置接错了,检查完后,按照对的管脚图连接电路,数码管显示出了 1,2,3.所以必须足够的耐心,细心。八 分析和总结。本次课程设计我用了一个星期的时间就全部做完,两天天设计,两天测试,因为在设计之前根据设计的要求,每个模块都仔细的设计分析了,扎扎实实一步步实现,才有这么高的效率。而且从本次课程设计中收获很多。可以总结为以下的几点:(一)学会了灵活运用数电知识 这次课程设计主要是运用

17、数字电路逻辑设计的一些相关知识,在整个实习过程中,都离不开对数字电路课程知识的再学习。151,194,161,555 各个芯片的功能,真值表都熟悉了一遍。巩固了数电知识。在刚开始设计花型时,由于我对194 芯片的 SR,SL 控制不是很清楚,所以就在这块打住了,后来认真查书,找到控制它们的规律后,完成了 194 显示花型的设计,也完成了 161 对 194 的控制。(二)锻炼了分析问题的能力和排错能力 在拿到这个题目时,我首先进行了分析,它要实现什么功能,分哪几个模块,各个模块又由哪些芯片构成,这些芯片该怎么用,各个模块之间又有什么联系。在分析好这些后,再进一步地完善设计内容,从整体到部分,分

18、而治之是核心。设计好方案后,进行电路的搭建。在测试电路时,不可避免地出现了各种错误,但是把问题具体化,大化小,最后还是可以找出问题,并解决问题的。只要有足够的耐心和细心,思路清晰,就会很轻松地解决问题。通过这次实习,我的逻辑思维能力得到了很好的锻炼,分析问题和解决问题的能力也得到了提升,排错能力也比以前好了。(三)提高了动手能力 学数电的时候,我不会想着怎么布线,怎么放置芯片,使整体布局更合理,更美观,但实际搭电路的时候就得考虑这些问题,由于资源有限,怎么接可以更节约导线,用更少的芯片,这都得仔细设计,设计得好的话,有利于以后检查电路,也方便别人看。如果没有这次实习,我可能还会犯一些很简单的错

19、误,如不知道把负极和地接在一起,但是,时间出真知,通过自己动手实践,我牢牢地记住了这个知识点,也丰富了自己在搭电路方面的经验。总结 本次试验中包括CP 的产生电路用的 555 芯片,基本电路我用了 8 个芯片(一片 555、两片 161、两片 194、两片 00、一片 04),分频电路用 74 和 151 实现,一共用了 10 个芯片。是目前我想出的用最少的器件,最简单的布线来实现所要求的功能。从电路图的设计、实现、实验报告,都是自己思考和动手。学会了用所学习过的芯片设计电路,并用面包板来实现,实现的过程中排错、检查的能力也得到锻炼。总而言之,好好利用了学校给我们提供的此次实习的机会,努力按要

20、求完成了任务,提高了自己的综合思考能力和动手实践能。九.参考文献。-高等教育出版社 王毓银编西安邮电大学 数字逻辑课程设计 过程考核及成绩鉴定表 学生姓名 崔欢 班级/学号 电路 1102/05116048 承担任务实验室(单位)电路与电子技术基础教学部 所在部门 电子工程学院 实施时间 2013 年 6 月 3 日 2013 年 6 月 14 日 课程设计过程 要求 优 良 中 及格 不及格 电路功能 花型种类 移动方向 移动速度 其它 电路质量 电路运行稳定 元件布局合理 连线简洁 回答问题 分析问题、解决问题能力 电路原理清楚,能抓住重点 设计报告 设计思路清晰、图表齐全、各部分电路说明正确。学习态度 认真 一般 差 学习纪律 好 一般 差 实习综合成绩 优秀 良好 中等 及格 不及格 指导教师签名 年 月 日

展开阅读全文
相关资源
相关搜索

当前位置:首页 > 应用文书 > 工作报告

本站为文档C TO C交易模式,本站只提供存储空间、用户上传的文档直接被用户下载,本站只是中间服务平台,本站所有文档下载所得的收益归上传人(含作者)所有。本站仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容本身不做任何修改或编辑。若文档所含内容侵犯了您的版权或隐私,请立即通知淘文阁网,我们立即给予删除!客服QQ:136780468 微信:18945177775 电话:18904686070

工信部备案号:黑ICP备15003705号© 2020-2023 www.taowenge.com 淘文阁