數(shù)字電路課程設(shè)計報告書-多路彩燈控制器

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1、西安郵電學(xué)院數(shù)字電路課程設(shè)計報告書——多路彩燈控制器系部名稱：通信工程系學(xué)生姓名：專業(yè)名稱：通信工程（科學(xué)技術(shù)）班級：科技0503實習(xí)時間：2007年12月10日至2007年12月21日一、課程設(shè)計題目多路彩燈設(shè)計二、設(shè)計的任務(wù)和要求1）設(shè)計八路彩燈，要求三種花型。2）選作：設(shè)計分頻電路實現(xiàn)不同頻率的彩燈電路。三、系統(tǒng)總體設(shè)計方案及系統(tǒng)框圖方案一：系統(tǒng)的cp脈沖由555構(gòu)成的多諧振蕩器產(chǎn)生；由兩片74芯片來產(chǎn)生三個狀態(tài)的模三計數(shù)器，每個狀態(tài)持續(xù)十六個cp周期，以一片161的co輸出端來控制74芯片的clk輸入端，以

2、此實現(xiàn)每個狀態(tài)持續(xù)十六個cp周期。用兩片194來組成顯示電路，194的八個輸出端控制八路彩燈。兩片74的四個輸出端組成三個狀態(tài)，四個輸出端分別用來控制兩片194的左移和右移控制端，并用這四個輸出加上門電路來控制194的左移和右移串行輸入端。總體由cp脈沖產(chǎn)生模塊、計數(shù)并控制模塊、顯示模塊組成。設(shè)計原理：多路彩燈系統(tǒng)主要由計數(shù)器、控制器、顯示器和脈沖信號發(fā)生器等模塊組成。脈沖發(fā)生器是該系統(tǒng)中計數(shù)器和顯示器的標(biāo)準(zhǔn)時鐘信號源，D觸發(fā)器器輸出兩組信號燈的控制信號，經(jīng)顯示電路后驅(qū)動信號燈工作，控制器是系統(tǒng)的主要部分，由它控制

3、器顯示電路的工作。計數(shù)模塊脈沖產(chǎn)生模塊控制模塊顯示模塊單元電路的設(shè)計：1.脈沖信號產(chǎn)生模塊時鐘信號產(chǎn)生電路主要由555定時器組成多諧振蕩器產(chǎn)生穩(wěn)定的脈沖信號，送到其他模塊電路。脈沖產(chǎn)生電路根據(jù)需要產(chǎn)生“0”、“1”信號，電路圖如下所示：2.頻率控制電路系統(tǒng)的頻率控制電路是由一片161完成的，161是4位二進制同步計數(shù)器，它具有同步清零，同步置數(shù)的功能，利用它的進位輸出端來得到十六分頻信號cp2,作為下一模塊既控制模塊clk信號，以使其達到每一狀態(tài)持續(xù)十六cp周期的目的。3．控制模塊電路控制模塊由兩片74芯片完成，產(chǎn)

4、生三個狀態(tài)循環(huán)，來控制顯示電路的輸入端，每個狀態(tài)持續(xù)十六個cp周期。4顯示器電路系統(tǒng)的顯示器部分是由兩塊194完成。主要功能在控制電路的控制下左移和右移，加上對串行輸入端的控制來完成彩燈的循環(huán)亮滅。以上為各模塊電路的電路圖，方案一的總電路圖為：5、用到的器件：555（1）、，74LS161(2)、74LS74(2)、74LS194(2)、74LS04(1)、74LS08(1)、74LS00(2).發(fā)光二極管7，電阻電容.6、該設(shè)計方案的優(yōu)點：各個模塊可以獨立設(shè)計，一個模塊的變動不會太影響其他模塊，仿真的結(jié)果和設(shè)想的

5、一樣。7、該設(shè)計方案的缺點：沒有設(shè)計分頻電路，完成的功能太簡單。而且用到的芯片比較多，完成的功能卻不多。連接線路比較復(fù)雜，實際操作會有一定的困難方案二：彩燈系統(tǒng)可大體分為：脈沖產(chǎn)生電路，狀態(tài)控制電路，信號顯示電路和分頻電路。其狀態(tài)圖如所示：脈沖產(chǎn)生電路分頻電路控制電路結(jié)果顯示電路設(shè)計原理：時鐘信號產(chǎn)生電路主要由555定時器組成多諧振蕩器產(chǎn)生穩(wěn)定的脈沖信號，送到其他模塊電路。脈沖產(chǎn)生電路根據(jù)需要產(chǎn)生“0”、“1”信號，信號通過分頻電路轉(zhuǎn)換頻率，形成不同頻率。用一個D觸發(fā)器和一片151來形成分頻電路，并用計數(shù)電路反饋信

6、號控制，以達到每一次循環(huán)過程有不同的頻率。用兩片161來計數(shù)，并反饋信號給151，同時161的低位片輸出端控制兩片151的地址輸入端，并結(jié)合門電路的使用給151各輸入端置數(shù)。151的輸出控制顯示電路既兩片194的左移右移以及串行數(shù)據(jù)輸入端，來控制彩燈的循環(huán)花型。單元電路的設(shè)計：1.脈沖產(chǎn)生電路確保整個電路裝置同步工作和實現(xiàn)定時控制。由1個555定時器，1個0.01uF電容，1個4.7uF電容，1個4.7kΩ電阻和1個150kΩ電阻。其電路圖如圖所示：2分頻電路由一片74和一片151來完成功能，對前32個cp周期實現(xiàn)

7、二分頻，后十六個cp周期不分頻，這樣為一循環(huán)。3、控制器：控制器是電路的核心部分，用74LS161和74LS151來完成功能，分頻電路輸出的脈沖來控制161的clk輸入端，161和151共同完成對顯示電路194的各輸入端的控制。4、顯示電路前32個cp周期已經(jīng)被二分頻了，為同一花型，后面兩個花型都是單節(jié)拍的。由控制電路給194的左移右移控制端以及串行數(shù)據(jù)輸入端信號。194的輸出端控制八路彩燈。以上是各模塊電路，其總圖如下：5、用到器件：74LS74（1）、74LS194（2）、74LS00（1）、74LS151（3

8、）、555（1）、74LS161（2），以及電容、電阻、發(fā)光二極管(7)。6、該設(shè)計方案的優(yōu)點：該設(shè)計方案用的器件都限制在老師要求的范圍內(nèi)，設(shè)計簡潔，主要功能全部實現(xiàn)，并選做了分頻內(nèi)容。而且實際操作過程中比較簡單，所需連線簡單，不容易出現(xiàn)連線錯誤。7、該設(shè)計方案的缺點：模塊的獨立性不好，一個受一個控制過于緊密，一個模塊的錯誤可能導(dǎo)致其他錯誤。后兩個花型保持時