數(shù)字電路課程設(shè)計(jì)報(bào)告--彩燈閃爍電路的設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　彩燈閃爍電路的設(shè)計(jì)</b></p><p>　　設(shè)計(jì)任務(wù)和指標(biāo)要求．</p><p>　　1、設(shè)計(jì)時(shí)間：2011.1.10~2011.1.14</p><p><b>　　2、地點(diǎn)：I402</b></p><p>　　3、課程設(shè)計(jì)題目：彩燈閃爍電路的設(shè)計(jì)</p&

2、gt;<p>　　4、指標(biāo)要求：彩燈閃爍電路要求能對(duì)4個(gè)彩燈進(jìn)行按要求閃爍，其彩燈閃爍的順序是：</p><p><b>　　開始四個(gè)燈全亮；</b></p><p>　　依次滅，4秒后全滅；</p><p>　　彩燈在4秒中閃爍4次；</p><p>　　依次亮，4秒后全亮；</p><

3、;p>　　彩燈在4秒中閃爍4次；</p><p><b>　　回到第（2）狀態(tài)。</b></p><p>　　（選作）對(duì)8個(gè)燈進(jìn)行有規(guī)律循環(huán)的控制。</p><p>　　不同的學(xué)生可以對(duì)彩燈閃爍的狀態(tài)進(jìn)行自己的循環(huán)規(guī)律的設(shè)計(jì)，并且可以自己設(shè)定彩燈循環(huán)和閃爍的時(shí)間。對(duì)于有能力的同學(xué)可以選作擴(kuò)展功能。</p><p>

4、　　二、設(shè)計(jì)框圖及整體概述</p><p>　　本次設(shè)計(jì)通過(guò)一個(gè)74LS90對(duì)脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，接成一個(gè)五進(jìn)制的計(jì)數(shù)器，4秒記一次數(shù)。然后通過(guò)一個(gè)74LS138譯碼器來(lái)控制移位寄存器移位和置數(shù)，從而來(lái)控制四個(gè)燈在每個(gè)周期中買一秒中的亮與滅。以這個(gè)設(shè)計(jì)思想來(lái)完成此次的課程設(shè)計(jì)。</p><p><b>　　1、設(shè)計(jì)思想</b></p><p>　　控

5、制系統(tǒng)分為三個(gè)模塊，分別是一74LS90芯片為中心的計(jì)數(shù)模塊，二以74LS為中心的譯碼電路，三是以74LS194為中心的移位控制為中心。</p><p>　　對(duì)設(shè)計(jì)要求的分析，列出真值表入下表1所示</p><p>　　表1、設(shè)計(jì)要求的邏輯分析表</p><p><b>　　計(jì)數(shù)控制</b></p><p>　　由表1觀

6、察計(jì)數(shù)器的功能為五進(jìn)制循環(huán)計(jì)數(shù)器。根據(jù)計(jì)數(shù)器的功能表，對(duì)其進(jìn)行線路連接的所要的功能，根據(jù)設(shè)計(jì)要求，設(shè)計(jì)可以分為五個(gè)狀態(tài)，所以把計(jì)數(shù)器設(shè)計(jì)成5進(jìn)制的計(jì)數(shù)器，計(jì)數(shù)單位為四秒。計(jì)數(shù)器74LS的功能表如下表2所示。</p><p>　　圖（1）計(jì)數(shù)器循環(huán)的圖五進(jìn)制</p><p>　　由功能表可以設(shè)計(jì)五進(jìn)制計(jì)數(shù)器如下圖（1）所示。有功能表中可以看到，當(dāng)R0（1）和R0（2）同時(shí)為“1”，S9(1)

7、為“0”時(shí)可以實(shí)現(xiàn)異步置零，所以結(jié)成五進(jìn)制的計(jì)數(shù)器，它包含的狀態(tài)有：0000、0001、0010、0100、0101，有一個(gè)瞬態(tài)0110，當(dāng)?shù)?110是由于反饋的作用，實(shí)現(xiàn)異步清零的五進(jìn)制的循環(huán)計(jì)數(shù)器。</p><p>　　圖（2）五進(jìn)制計(jì)數(shù)器設(shè)計(jì)</p><p><b>　　譯碼電路</b></p><p>　　譯碼功能由74LS138實(shí)現(xiàn)，

8、其功能表如下表3所示，各個(gè)引腳的功能如圖（2）所示。從功能表中可以看到，只有三輸入，然而從設(shè)計(jì)要求的邏輯分析表中也可以觀察到，計(jì)數(shù)器的輸出有效位數(shù)只有第三位，所以把計(jì)數(shù)器的Q2Q1Q0在此處鍵入公式。譯碼器的輸入信號(hào)，剛好滿足輸入要求。從功能表中可只譯碼器輸出有效信號(hào)為地點(diǎn)平，所以在引出相應(yīng)的信號(hào)可能會(huì)對(duì)輸出信號(hào)取非。</p><p>　　圖（3）74LS138 引腳圖</p><p>&

9、lt;b>　　移位電路</b></p><p>　　移位電路芯片是74LS194，它有向左向右移和置數(shù)的功能，本次設(shè)計(jì)利用的是它的置數(shù)和向右移位的功能。其功能表如下表（4）所示，引腳圖如下圖（3）所示。</p><p>　　圖（4）74LS194移位寄存器引腳圖</p><p>　　對(duì)與S1、S0的控制，從設(shè)計(jì)要求的邏輯分析表中可以看出，S0始終是

10、為“1”的，而S1卻始終是與Q0的輸出相反，所以對(duì)于S0、和S1控制只需要，把S0始終置為“1”，S1的輸入信號(hào)引計(jì)數(shù)器的最低位取反就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)移位寄存器的移位和置數(shù)的循環(huán)控制。</p><p>　　對(duì)于右移的信號(hào)和指數(shù)信號(hào)，第一個(gè)環(huán)節(jié)的置數(shù)為“1”，所以引入的信號(hào)為譯碼器的Y0端口引出信號(hào)取反后送到移位寄存器的指數(shù)端，為了放置在別的時(shí)刻給置數(shù)端輸入無(wú)效的“0”信號(hào)，所以在引出的信號(hào)末端加一個(gè)二極管，來(lái)濾掉“0”

11、信號(hào)。</p><p>　　第二個(gè)環(huán)節(jié)是對(duì)芯片的右移操作，因?yàn)殚_始的時(shí)輸出全為“1”，這時(shí)候要給右移數(shù)置數(shù)端口送一個(gè)“0”知道全部為“0”，SR為右移置數(shù)端口，有譯碼器的輸出有效信號(hào)為低電平，我們直接就可以把Y1斷后的輸出的信號(hào)引入作為右移信號(hào)。</p><p>　　第三環(huán)節(jié)，當(dāng)?shù)诙酵瓿珊髨?zhí)行的是閃爍功能，這時(shí)候要使LED閃爍起來(lái)只有給它的陽(yáng)極端送“1”“0”，才能是實(shí)現(xiàn)閃爍的功能，為此

12、只有給置數(shù)端不斷交換植入數(shù)值，如何來(lái)改變置入的數(shù)值呢?以Y2輸出信號(hào)為線索，以CP的規(guī)律性變換靈感，當(dāng)Y2有效的時(shí)候，把它取反后與CP相與就得到了規(guī)律性的變化的“0”“1”信號(hào)，并且是在特定的時(shí)候有效。</p><p>　　第四個(gè)環(huán)節(jié)，在第三個(gè)環(huán)節(jié)剛好閃爍四次后，此時(shí)LED全部處于滅的狀態(tài)，此時(shí)給右移置數(shù)端口送入“1”，使LED依次的點(diǎn)亮，置入的數(shù)據(jù)信息由Y3端口輸出的信號(hào)取反然后有二極管濾掉“0”后送到SR 端

13、口。從而實(shí)現(xiàn)依次亮的效果。</p><p>　　第五個(gè)環(huán)節(jié)，和第三個(gè)環(huán)節(jié)一樣，通過(guò)Y4輸出的有效信號(hào)取反后和CP相與便得到一個(gè)有規(guī)律的“0”“1”變換信號(hào)，當(dāng)然這個(gè)CP是是另外的特定的脈沖源。</p><p><b>　　LED電路</b></p><p>　　由于LED的額定壓降在1.3V左右，而移位寄存器額輸出有效信號(hào)為+5V ,所以要保證

14、LED的正常發(fā)光，必須要器件來(lái)給他分壓，所以根據(jù)它的壓降，串聯(lián)一個(gè)400Ω左右的電阻就可以讓其在有效信號(hào)來(lái)的時(shí)候正常發(fā)光了。</p><p><b>　　2、流程圖</b></p><p>　　計(jì)數(shù)器模塊流程圖入圖（5）所示，它構(gòu)成一個(gè)五進(jìn)制的循環(huán)計(jì)數(shù)器，只要輸出狀態(tài)為0101時(shí)刻馬上實(shí)現(xiàn)清零，讓芯片從零開始從新開始計(jì)數(shù)。</p><p>　　

15、圖（5）計(jì)數(shù)器工作流程圖</p><p>　　移位寄存器的S0與S1狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖如下圖（6）所示，由設(shè)計(jì)內(nèi)容的要求做出的相應(yīng)的轉(zhuǎn)換圖。</p><p>　　圖（6） S1S0的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖</p><p><b>　　總流程圖</b></p><p><b>　　圖（7）流程總圖</b></p&g

16、t;<p>　　三、仿真調(diào)試過(guò)程及結(jié)果分析</p><p>　　對(duì)第一個(gè)環(huán)節(jié)的仿真調(diào)試，仿真原理圖如圖（8）所示，效果圖如圖（9）所示。原理是利用控制電路對(duì)，74LS194進(jìn)行置數(shù)“1”。</p><p>　　圖（8）第一環(huán)節(jié)仿真圖</p><p>　　圖（9）第一環(huán)節(jié)仿真效果圖（全亮效果）</p><p>　?。?）依次滅仿真