四路彩燈顯示系統(tǒng)

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1、一、設(shè)計任務(wù)和要求設(shè)計一個四路彩燈控制器,設(shè)計要求如下：（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；第三節(jié)拍：四路彩燈同時亮0.5s,然后同時滅0.5秒,要進行四次,所需時間也為4s。三個節(jié)拍完成一個循環(huán)，一共需要12s。一次循環(huán)之后重復(fù)進行閃爍。（3）彩燈可用發(fā)光二極管（LED）模擬。二、設(shè)計思路四路彩燈既有四路輸出，設(shè)依次為、、、，若“1”表示燈亮，“0”表示燈滅，由課題要求可知四路彩燈顯示系統(tǒng)要求如下表1所示的輸出顯示。表

2、1四路彩燈輸出顯示說明輸出所用時間開機初態(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)拍同時亮0.5s，然后同時滅0.5s，進行四次111100001111000011110000111100000.5s0.5s0.5s0.5s0.5s0.5s0.5s0.5s由上表可知，需要一個分頻器起節(jié)拍產(chǎn)生和控制作用，每4s一個節(jié)拍，3個節(jié)拍共12s后反復(fù)循環(huán)。一個節(jié)拍結(jié)束后應(yīng)產(chǎn)生一個信號到節(jié)拍程序執(zhí)行器，完成彩燈漸亮、漸滅、同時亮、同時滅等功能。分頻及節(jié)拍控制可以用一個模12計數(shù)器來完成；彩燈

3、漸亮、漸滅可以用器件的左移、右移功能來實現(xiàn)，因此可選用移位寄存器74194來完成。同時亮0.5s、同時滅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。一、設(shè)計方案1、設(shè)計分析分析以上設(shè)計任務(wù)，該控制系統(tǒng)完成如圖1所示的控制流程，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖2所示。其中脈沖源采用秒脈沖發(fā)生器，用以提供頻率為1Hz的時鐘信號；分頻器將1Hz的時鐘信號四分頻，用以產(chǎn)生0.25Hz（即4S）的時鐘信號；節(jié)拍控制器產(chǎn)生三個節(jié)拍循環(huán)的控制信號；節(jié)拍程序執(zhí)行器完成在每個節(jié)拍下的系統(tǒng)動作，即數(shù)據(jù)的左移、右移和送數(shù)功能，可以使用雙向通用移位寄存器74LS194完成；顯示電路完成系統(tǒng)循環(huán)演示的指示

4、，可以用發(fā)光二極管模擬。系統(tǒng)控制流程圖及顯示系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如下圖所示：啟動第一節(jié)拍第二節(jié)拍第三節(jié)拍圖一系統(tǒng)控制流程圖圖二四路彩燈顯示系統(tǒng)框圖2、分頻及節(jié)拍控制電路用74LS93設(shè)計一個模12計數(shù)器，其功能表如表3所示。設(shè)計電路如圖三所示，其功能如表2所示。其中，節(jié)拍控制可由、的跳變分為三個節(jié)拍：當(dāng)輸出為0，輸出為0時，實現(xiàn)彩燈漸亮；當(dāng)輸出為0，輸出為1時，實現(xiàn)彩燈漸亮滅；當(dāng)輸出為1時，將周期為一秒的時鐘脈沖直接加到輸出顯示端。表2:74LS93功能表輸入輸出功能說明CP0CP1××××11110000異步置0CP↓↓0××00000--11114位二進制計數(shù)圖三74LS93模十二計

5、數(shù)器電路表3模十二計數(shù)器輸入I輸出012345678910111213000000010010001101000101011001111000100110101011過渡態(tài)110011013、彩燈控制電路及顯示電路彩燈的漸亮和漸滅可通過移位寄存器74LS194實現(xiàn)，74LS194的功能表如表3所示。通過控制S0和S1實現(xiàn)右移、左移和送數(shù)，通過控制CR控制清零。74LS93的和經(jīng)過一個或門接入74LS194的S1端，和的非接入74LS194的S0端可分別實現(xiàn)四路彩燈的漸亮和漸滅，共需8秒，其電路連接如圖四所示，當(dāng)下一個時鐘脈沖來臨時，194芯片任實現(xiàn)左移，但此時通過一個與門將時鐘直

6、接接到輸出顯示端，實現(xiàn)彩燈的第三節(jié)拍，其電路連接及彩燈顯示如圖五所示。表4：74LS194的功能表輸入輸出功能/CRS1S0CPSLSRD0D1D2D3Q0Q1Q2Q30×××××××××0000清零111↑××d0d1d2d3d0d1d2d3送數(shù)101↑×1××××1Q0nQ1nQ2n右移110↑0×××××Q1nQ2nQ3n0左移圖四圖五4、四路彩燈系統(tǒng)程序表說明輸出時間開機狀態(tài)000011114s00004s11111111000000004s5、四路彩燈電路仿真原理圖四、設(shè)計總結(jié)與心得通過這次課程設(shè)計，我鞏固了所學(xué)知識，進一步加深了自己對數(shù)字邏輯電路的理解。首先是四路彩燈

7、電路的設(shè)計，我發(fā)現(xiàn)自己對芯片的功能還是不太了解，后來又重新查了一遍，選擇了合適的芯片。但又在連線時出了問題，出了問題并不重要，重要的是讓自己冷靜下來，用心去找出問題的所在。然后用自己所學(xué)知識解決問題。其次是電路的連接，在連接的時候先要檢查芯片、電線等。在連接的時候也要非常的細(xì)心，而且要有耐心，只要接錯一根，就前功盡棄了。因此，要學(xué)會耐心細(xì)致的做一件事，不要毛躁，不要粗心。當(dāng)然，和別人的合作也非常重要。最后，我要感謝學(xué)校給我們這樣的實踐機會，也感謝老師對我們的耐心教導(dǎo)?？傊?，這次設(shè)