數(shù)字電路課程設計彩燈控制實驗

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1、數(shù)字電路課程設計報告設計課題題目：彩燈控制電路咸寧學院計算機科學與技術(shù)學院專業(yè)：計算機科學與技術(shù)班級：09計本指導教師：王XX學號：123456789姓名：XX8-8-題目：彩燈控制電路一、設計目的1、進一步掌握數(shù)字電路課程所學的理論知識。2、了解數(shù)字電路設計的基本思想和方法，學會科學分析和解決問題。3、熟悉幾種常用集成數(shù)字芯片，并掌握其工作原理，掌握集成計數(shù)器的邏輯功能和工作原理，設計可預置時間的定時電路。畫出彩燈控制電路的邏輯電路圖，掌握彩燈控制電路的工作原理及其設計方法，并對各種元器件的功能和

2、應用有所了解。并能對其在電路中的作用進行分析。另外還要掌握電路原理和分析電路設計流程，每個電路的設計都要有完整的設計流程。這樣才能在分析電路是有良好的思路，便于查找出錯的原因進一步學會使用其進行電路設計。4、培養(yǎng)認真嚴謹?shù)墓ぷ髯黠L和實事求是的工作態(tài)度。。二、設計要求1彩燈控制電路中的彩燈分別用3個彩燈“S1：紅，S2：黃，S3：藍”表示。2彩燈控制電路設計，三個燈亮暗如圖所示順序進行。在實驗中，黑色設定為燈亮，白色設定為燈滅。三．方案設計與論證1、設計思路題目要求彩燈要如圖所示發(fā)生變換，假設燈亮為“

3、1”，燈滅為“0”，則其邏輯轉(zhuǎn)換關(guān)系為“111—101—010—000”。為此，先可以做出一個模四加法計數(shù)器，即循環(huán)輸出“000—001—010—011”，再通過各種邏輯門來進行轉(zhuǎn)換。既然要用到計數(shù)器，那么可以運用集成計數(shù)器74LS193和74LS161來完成實驗。2、設計方案8-8-方案一：（1）模四計數(shù)器的設計采用74LS193集成計數(shù)器設計電路。由于此芯片是雙時鐘4位二進制同步可逆計數(shù)器，由其邏輯功能表可知：表174LS193的功能表清零預置時鐘預置數(shù)據(jù)輸入輸出MRDPLCPUCPDD3D2D

4、1D0Q3Q2Q1Q01×××××××LLLL00××D3D2D1D0Q3Q2Q1Q001↑1××××加計數(shù)011↑××××減計數(shù)當PL置“1”，計數(shù)脈沖由CPU端輸入時，計數(shù)器進行累加。而又要將四個輸入端轉(zhuǎn)換成三個，故用上異或門74LS86，并使Q2端接上非門，這樣就能實現(xiàn)Q2與Q3的同或運算。相當于合并為一個輸出端。這樣我們就完成了模四計數(shù)器。（2）邏輯轉(zhuǎn)換電路的設計由于此時電路輸出的的邏輯符號為“000—001—010—011”，故要加上邏輯門將其轉(zhuǎn)換成目標邏輯符號“111—101—010—0

5、00”。Q2Q1Q0Q2ˊQ1ˊQ0ˊ000000011010010101011111轉(zhuǎn)換前轉(zhuǎn)換后由此邏輯表可得：ˊ=ˊ=8-8-ˊ=于是,可以采用與門來完成邏輯電路的轉(zhuǎn)換。（3）彩燈控制電路的組成方框圖為：帶加減的計數(shù)器邏輯電路彩燈輸出脈沖信號輸出源（4）彩燈控制電路的仿真電路圖為：方案二：（1）模四計數(shù)器的設計采用74LS161集成計數(shù)器設計電路。由其邏輯功能表可知：表274161的功能表清零預置使能時鐘預置數(shù)據(jù)輸入輸出MRLDENPENTCPD3D2D1D0Q3Q2Q1Q00××××××××L

6、LLL10××↑D3D2D1D0Q3Q2Q1Q0110××××××保持11×0×××××保持8-8-1111↑××××計數(shù)當LD置“1”，計數(shù)脈沖由CPU端輸入時，計數(shù)器進行累加。這時候?qū)R接Q2端即可實現(xiàn)“100—101—110—111”的邏輯循環(huán)。（2）邏輯轉(zhuǎn)換電路的設計由于此時電路輸出的的邏輯符號為“000—001—010—011”，故要加上邏輯門將其轉(zhuǎn)換成目標邏輯符號“111—101—010—000”。轉(zhuǎn)換前轉(zhuǎn)換后Q2Q1Q0Q2ˊQ1ˊQ0ˊ10000010101011010111111

7、1由此邏輯表可得：ˊ=ˊ=ˊ=于是,可以采用與門來完成邏輯電路的轉(zhuǎn)換。（3）彩燈控制電路的組成方框圖為：帶加減的計數(shù)器邏輯電路彩燈輸出脈沖信號輸出源8-8-（4）彩燈控制電路的仿真電路圖為：方案三：（1）四位循環(huán)計數(shù)器的設計采用74LS194四位雙向移位寄存器設計。把移位寄存器的輸出反饋到它的串行輸出端，就可以進行循環(huán)移位。其狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖為：（2）邏輯轉(zhuǎn)換電路設計轉(zhuǎn)換前轉(zhuǎn)換后Q3Q2Q1Q0Q2ˊQ1ˊQ0ˊ1000000000101000101010100111由此邏輯表可得：ˊ=ˊ=ˊ=8-8-（

8、3）彩燈控制電路的組成方框圖為：四位環(huán)形計數(shù)器邏輯電路彩燈輸出脈沖信號輸出源（4）彩燈控制電路的仿真電路圖為：比較所用邏輯門的數(shù)量，本實驗采用方案三。四、硬件制作與調(diào)試將電路根據(jù)功能分成兩大塊，分別是計數(shù)器部分和組合邏輯電路部分。在方案一中，開始調(diào)試時很多次都不能成功，原因是模四計數(shù)器的失敗。還有，接入彩燈后，要根據(jù)彩燈的電流、電壓來判斷所接電阻的值，否則燈將會被燒壞。電路經(jīng)修改后，實現(xiàn)所需要的彩燈控制。8-8-五、設計總結(jié)六、參考文獻百度網(wǎng)站www.baidu.co