數(shù)字電路課程設(shè)計(jì)彩燈控制實(shí)驗(yàn)

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1、數(shù)字電路課程設(shè)計(jì)報(bào)告設(shè)計(jì)課題題目：彩燈控制電路專(zhuān)業(yè)：計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)班級(jí)：指導(dǎo)教師：學(xué)號(hào)：姓名：同組人：8-8-題目：彩燈控制電路一、設(shè)計(jì)目的1、進(jìn)一步掌握數(shù)字電路課程所學(xué)的理論知識(shí)。2、了解數(shù)字電路設(shè)計(jì)的基本思想和方法，學(xué)會(huì)科學(xué)分析和解決問(wèn)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(jì)數(shù)器的邏輯功能和工作原理，設(shè)計(jì)可預(yù)置時(shí)間的定時(shí)電路。畫(huà)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(shè)計(jì)方法，并對(duì)各種元器件的功能和應(yīng)用有所了解。并能對(duì)其在電路中的作用進(jìn)行分析。另外還要掌握電路原理和分析電路設(shè)計(jì)流程，每個(gè)電路的設(shè)計(jì)都要有完整的設(shè)計(jì)流程。這樣才能在分析電路是有

2、良好的思路，便于查找出錯(cuò)的原因進(jìn)一步學(xué)會(huì)使用其進(jìn)行電路設(shè)計(jì)。4、培養(yǎng)認(rèn)真嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)和實(shí)事求是的工作態(tài)度。。二、設(shè)計(jì)要求1彩燈控制電路中的彩燈分別用3個(gè)彩燈“S1：紅，S2：黃，S3：藍(lán)”表示。2彩燈控制電路設(shè)計(jì)，三個(gè)燈亮暗如圖所示順序進(jìn)行。在實(shí)驗(yàn)中，黑色設(shè)定為燈亮，白色設(shè)定為燈滅。三．方案設(shè)計(jì)與論證1、設(shè)計(jì)思路題目要求彩燈要如圖所示發(fā)生變換，假設(shè)燈亮為“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(gè)模四加法計(jì)數(shù)器，即循環(huán)輸出“000—001—010—011”，再通過(guò)各種邏輯門(mén)來(lái)進(jìn)行轉(zhuǎn)換。既然要用到計(jì)數(shù)器，那么可以運(yùn)用集成計(jì)數(shù)器74LS

3、193和74LS161來(lái)完成實(shí)驗(yàn)。2、設(shè)計(jì)方案8-8-方案一：（1）模四計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)采用74LS193集成計(jì)數(shù)器設(shè)計(jì)電路。由于此芯片是雙時(shí)鐘4位二進(jìn)制同步可逆計(jì)數(shù)器，由其邏輯功能表可知：表174LS193的功能表清零預(yù)置時(shí)鐘預(yù)置數(shù)據(jù)輸入輸出MRDPLCPUCPDD3D2D1D0Q3Q2Q1Q01×××××××LLLL00××D3D2D1D0Q3Q2Q1Q001↑1××××加計(jì)數(shù)011↑××××減計(jì)數(shù)當(dāng)PL置“1”，計(jì)數(shù)脈沖由CPU端輸入時(shí)，計(jì)數(shù)器進(jìn)行累加。而又要將四個(gè)輸入端轉(zhuǎn)換成三個(gè)，故用上異或門(mén)74LS86，并使Q2端接上非門(mén)，這樣就能實(shí)現(xiàn)Q2與Q3的同或運(yùn)算。相當(dāng)于合并為一個(gè)輸出端

4、。這樣我們就完成了模四計(jì)數(shù)器。（2）邏輯轉(zhuǎn)換電路的設(shè)計(jì)由于此時(shí)電路輸出的的邏輯符號(hào)為“000—001—010—011”，故要加上邏輯門(mén)將其轉(zhuǎn)換成目標(biāo)邏輯符號(hào)“111—101—010—000”。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(mén)來(lái)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(jì)數(shù)器邏輯電路彩燈輸出脈沖信號(hào)輸出源（4）彩燈控制電路的仿真電路圖為：方案二：（1）模四計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)采用74LS161集成計(jì)數(shù)器設(shè)計(jì)電路。由其邏輯功能表可知：表274161的功能表清零預(yù)置使能

5、時(shí)鐘預(yù)置數(shù)據(jù)輸入輸出MRLDENPENTCPD3D2D1D0Q3Q2Q1Q00××××××××LLLL10××↑D3D2D1D0Q3Q2Q1Q0110××××××保持11×0×××××保持8-8-1111↑××××計(jì)數(shù)當(dāng)LD置“1”，計(jì)數(shù)脈沖由CPU端輸入時(shí)，計(jì)數(shù)器進(jìn)行累加。這時(shí)候?qū)R接Q2端即可實(shí)現(xiàn)“100—101—110—111”的邏輯循環(huán)。（2）邏輯轉(zhuǎn)換電路的設(shè)計(jì)由于此時(shí)電路輸出的的邏輯符號(hào)為“000—001—010—011”，故要加上邏輯門(mén)將其轉(zhuǎn)換成目標(biāo)邏輯符號(hào)“111—101—010—000”。轉(zhuǎn)換前轉(zhuǎn)換后Q2Q1Q0Q2ˊQ1ˊQ0ˊ1000001010101101011

6、11111由此邏輯表可得：ˊ=ˊ=ˊ=于是,可以采用與門(mén)來(lái)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(jì)數(shù)器邏輯電路彩燈輸出脈沖信號(hào)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(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)采用74LS194四位雙向移位寄存器設(shè)計(jì)。把移位寄存器的輸出反饋到它的串行輸出端，就可以進(jìn)行循環(huán)移位。其狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖為：（2）邏輯轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)換前轉(zhuǎn)換后Q3Q2Q1Q0Q2ˊQ1ˊQ0ˊ1000000000101000101010100111由此邏輯表可得：ˊ=ˊ=ˊ=8-8-（3）彩燈控制電路的組成方框圖為：四位環(huán)形計(jì)數(shù)器邏輯電路彩燈輸出脈沖信號(hào)輸出源（4

7、）彩燈控制電路的仿真電路圖為：比較所用邏輯門(mén)的數(shù)量，本實(shí)驗(yàn)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(jì)數(shù)器部分和組合邏輯電路部分。在方案一中，開(kāi)始調(diào)試時(shí)很多次都不能成功，原因是模四計(jì)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(lái)判斷所接電阻的值，否則燈將會(huì)被燒壞。電路經(jīng)修改后，實(shí)現(xiàn)所需要的彩燈控制。五、設(shè)計(jì)總結(jié)8-8-8-8-