數(shù)字電路邏輯設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)-四路彩燈顯示系統(tǒng)設(shè)計(jì)

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1、課程名稱：數(shù)字電路邏輯設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)項(xiàng)目：四路彩燈顯示系統(tǒng)設(shè)計(jì)專業(yè)班級：通信學(xué)號：學(xué)生姓名：同組人姓名：指導(dǎo)教師：設(shè)計(jì)課題：四路彩燈顯示系統(tǒng)設(shè)計(jì)一、設(shè)計(jì)目的1、熟悉常用中規(guī)模計(jì)數(shù)器的邏輯功能。2、掌握技術(shù)、譯碼電路的工作原理及應(yīng)用。3、熟悉移位寄存器的工作原理、典型應(yīng)用和調(diào)試方法。二、設(shè)計(jì)任務(wù)與要求設(shè)計(jì)一個(gè)四路彩燈控制器,設(shè)計(jì)要求如下：（1）接通電源后，彩燈可以自動按預(yù)先設(shè)置的程序循環(huán)閃爍。（2）設(shè)置的彩燈花型由三個(gè)節(jié)拍組成：第一節(jié)拍：四路彩燈從左向右逐次漸亮，燈亮?xí)r間1s，共用4s；第二節(jié)拍：四路彩燈從右向左逐次漸滅，也需4s

2、；第三節(jié)拍：四路彩燈同時(shí)亮0.5s,然后同時(shí)變暗,進(jìn)行4次,所需時(shí)間也為4s。（3）三個(gè)節(jié)拍完成一個(gè)循環(huán)，一共需要12s。一次循環(huán)之后重復(fù)進(jìn)行閃爍。三、設(shè)計(jì)原理圖(a)四路彩燈控制流程圖四路彩燈即有四路發(fā)光二極管輸出，設(shè)依次為、、、，若用高電平“1”表示燈亮，低電平“0”表示燈滅，由課程設(shè)計(jì)要求可知四路彩燈顯示系統(tǒng)有如下表所示的輸出顯示。四路彩燈輸出顯示說明輸出所用時(shí)間開機(jī)初態(tài)0000第一節(jié)拍逐次漸亮10001100111011111s1s1s1s第二節(jié)拍逆序漸滅11101100100000001s1s1s1s第三節(jié)拍同時(shí)

3、亮0.5s，然后同時(shí)滅0.5s，進(jìn)行四次111100001111000011110000111100000.5s0.5s0.5s0.5s0.5s0.5s0.5s0.5s分析可知，要實(shí)現(xiàn)上表所示功能，需要一個(gè)分頻器起節(jié)拍產(chǎn)生和控制作用，每4s一個(gè)節(jié)拍，3個(gè)節(jié)拍共12s后反復(fù)循環(huán)。一個(gè)節(jié)拍結(jié)束后應(yīng)產(chǎn)生一個(gè)信號到節(jié)拍程序執(zhí)行器，完成彩燈漸亮、漸滅、同時(shí)亮、同時(shí)滅等功能。分頻及節(jié)拍控制可以用同步十六進(jìn)制計(jì)數(shù)器74LS161實(shí)現(xiàn)模12分頻及節(jié)拍控制；彩燈漸亮、漸滅可以用器件的左移、右移功能來實(shí)現(xiàn)，因此可選用移位寄存器74LS194來

4、完成。同時(shí)亮0.5s、同時(shí)滅0.5s可考慮把1Hz的秒脈沖信號直接加到輸出顯示端來完成。綜上所述，要完成四路彩燈顯示功能需要有分頻器、節(jié)拍控制器、節(jié)拍程序執(zhí)行器及脈沖源等電路。四、設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)1、分頻及節(jié)拍控制的實(shí)現(xiàn)分頻及節(jié)拍控制可以用同步十六進(jìn)制計(jì)數(shù)器74LS161實(shí)現(xiàn)模12分頻及節(jié)拍控制。12進(jìn)制循環(huán)控制電路示意圖2、彩燈花樣輸出電路記第一，二，三節(jié)拍分別為有效時(shí)間應(yīng)為4秒，結(jié)束馬上開始，后馬上開始，如此循環(huán)不斷。為此可考慮采用移位寄存器構(gòu)成的移位型控制器。由于有三個(gè)狀態(tài)，因此需要用三個(gè)觸發(fā)器對現(xiàn)時(shí)狀態(tài)進(jìn)行記憶，為使各狀態(tài)

5、的有效時(shí)間間隔為4秒，則驅(qū)動該移位控制器動作時(shí)鐘周期應(yīng)為4秒。應(yīng)在開機(jī)瞬間，使移位型控制器的狀態(tài)被確定下來，即節(jié)拍應(yīng)為100，可控制輸入信號使觸發(fā)器置位、復(fù)位來實(shí)現(xiàn)。為實(shí)現(xiàn)功能要求器件具有右移功能，為實(shí)現(xiàn)功能要求器件有左移功能；而且左、右移輸入可為“0”也可為“1”；為實(shí)現(xiàn)功能，要求器件同時(shí)具有并行置數(shù)功能。因此可選用一種具有左移、右移和并行置數(shù)功能的通用移位寄存器74LS194。運(yùn)用到74LS194功能表輸入輸出功能S1S0CPSLSRD0D1D3D3Q0Q1Q2Q30╳╳╳╳╳╳╳╳╳0000清零111↑╳╳d0d1d

6、2d3d0d1d2d3送數(shù)101↑╳1╳╳╳╳1Q0Q1Q2右移110↑0╳╳╳╳╳Q1Q2Q30左移74LS194具有并行輸入端A、B、C、D，并行輸出端、、、，右移輸入端SR，左移輸入端SL和模式控制輸入端，以及一個(gè)無條件直接清除端CLR。模式控制輸入，有00、01、10、11四種組合方式，分別表示雙向移位寄存器所具有的四種功能，即禁止、右移、左移和并行置數(shù)。為了使當(dāng)=100時(shí)，=01（右移），=010時(shí)，=10（左移），當(dāng)=001時(shí)=11（并行置數(shù)）。74LS194的輸出端初態(tài)均為零，在開機(jī)瞬間，使移位控制端的狀態(tài)被

7、確定下來，即=100時(shí)，=01右移串行數(shù)據(jù)輸入端SR經(jīng)脈沖信號經(jīng)四分頻電路和通過兩或門組成的節(jié)拍電路，使四路彩燈從右到左依次亮共4秒，當(dāng)=010=10左移串行數(shù)據(jù)輸入端SL經(jīng)脈沖信號經(jīng)四分頻電路和通過兩或門組成的節(jié)拍電路，使四路彩燈從左到右依次滅共4秒，=001=11并行數(shù)據(jù)輸入端A、B、C、D經(jīng)脈沖信號經(jīng)四分頻電路和通過兩或門組成的節(jié)拍電路，使四路彩燈同時(shí)為“1”0.5秒、同時(shí)為“0”0.5秒，重復(fù)4遍共4秒，完成一個(gè)循環(huán)共需12秒，12個(gè)CP脈沖。2、設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)下圖為四路彩燈顯示的一種簡易實(shí)現(xiàn)電路。該電路選用同步十六進(jìn)制

8、計(jì)數(shù)器74LS161實(shí)現(xiàn)模12分頻及節(jié)拍控制，用4位雙向移位寄存器74LS194實(shí)現(xiàn)彩燈的漸亮、漸滅功能。四路彩燈顯示系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)電路四路彩燈顯示系統(tǒng)的工作過程如下表所示。74161的輸出為；74194的輸出為；四路彩燈的輸出為。74194的工作方式控制端，。在第一節(jié)拍中，，74194實(shí)現(xiàn)右移功能，即在時(shí)