數(shù)字電路多路彩燈課程設(shè)計(jì)報(bào)告

1、數(shù)字邏輯課程設(shè)計(jì)報(bào)告多路彩燈控制器學(xué)院名稱：計(jì)算機(jī)學(xué)院學(xué)生姓名： 馮佳新（24）專業(yè)名稱：計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)班 級(jí)：計(jì)科1102實(shí)習(xí)時(shí)間：2013年6月3日 2013年6月14日一 . 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1. 掌握數(shù)字電路課程所學(xué)的理論知識(shí)，學(xué)會(huì)將數(shù)電理論用于實(shí)際電路中去。 2. 熟悉常用集成數(shù)字芯片，并掌握其基本原理，學(xué)會(huì)使用它們進(jìn)行電路設(shè)計(jì)。 3. 了解數(shù)字系統(tǒng)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。 4. 學(xué)會(huì)使用面包板測(cè)試設(shè)計(jì)好的邏輯電路，并使用萬(wàn)用表進(jìn)行調(diào)試排錯(cuò)，提高動(dòng)手操作能力。 5. 培養(yǎng)獨(dú)立完成電路的能力，初步學(xué)會(huì)自主設(shè)計(jì)、連接、調(diào)試數(shù)字電路。 6. 培養(yǎng)認(rèn)真嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)習(xí)習(xí)慣和實(shí)事求

2、是的學(xué)習(xí)態(tài)度。二 . 實(shí)驗(yàn)要求 1. 彩燈控制器設(shè)計(jì)要求 設(shè)計(jì)一個(gè)8路移存型彩燈控制器，要求： (1). 8路彩燈能演示三種花型（花型自擬）。 （2). 彩燈用發(fā)光二極管代替 (3). 選做：實(shí)現(xiàn)快慢兩種節(jié)拍的變換。 2. 課程設(shè)計(jì)的總體要求 (1)設(shè)計(jì)電路實(shí)現(xiàn)題目要求。 (2)電路在功能相當(dāng)?shù)那闆r下設(shè)計(jì)越簡(jiǎn)單越好。 (3). 注意布線，要直角連接，選最短路徑，不要相互交叉。 (4). 注意用電安全，所加電壓不能太高，以免燒壞芯片和面包板。（5). 每個(gè)單元電路先獨(dú)立組裝，獨(dú)立測(cè)試，功能正確后，單元電路之間才 能互聯(lián)。 （6). 所有發(fā)光二極管都要接限流電阻，阻值在100500之間。（7).

3、所有器件的多余輸入端不允許懸空，請(qǐng)按實(shí)際情況做合適的處理。 (8). 電路中的高電平正常情況下3V，低電平正常情況下16，所以采用兩片74LS161同步級(jí)聯(lián)，64轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制為01000000，所以用高位片的Q3（即QG）通過(guò)非門(mén)以后接到清零控制端。 當(dāng)三種花型全新顯示一遍后（總共32拍）,74LS161的輸出變?yōu)?0100000，所以將161高位片的Q2（即QF）信號(hào)輸給節(jié)拍控制電路的151的A來(lái)通過(guò)節(jié)拍控制電路改變第二遍花型顯示的頻率。161的CP脈沖來(lái)自節(jié)拍控制電路中74的輸出端Y。電路圖如下：4. 花型演示電路 由二片移位寄存器194級(jí)聯(lián)實(shí)現(xiàn)。其八個(gè)輸出信號(hào)端連接八個(gè)發(fā)光二極管， 用其

4、輸出信號(hào)控制發(fā)光二級(jí)管的亮滅實(shí)現(xiàn)花型演示。每個(gè)花型完整顯示一遍，所以三種花型完全顯示一遍需要的總拍數(shù)為32，即07實(shí)現(xiàn)第一個(gè)花型，815實(shí)現(xiàn)第二種花型，1631實(shí)現(xiàn)第三種花型。三種花型變換樣式花型1：8路燈分兩半。從左至右漸亮，全亮后，再分兩半從左至右漸滅。花型2：從中間到兩邊對(duì)稱地逐次漸亮，全亮后仍由中間到兩邊逐次漸滅?；ㄐ?：從左至右順次漸亮，全亮后又從左至右漸滅。 移存器輸出狀態(tài)編碼表節(jié)拍序號(hào)花型一花型二花型三00000 00000000 00000000 000011000 10000001 10001000 000021100 11000011 11001100 000031110

5、11100111 11101110 000041111 11111111 11111111 000050111 01111110 01111111 100060011 00111100 00111111 110070001 00011000 00011111 111081111 111190111 1111100011 1111110001 1111120000 1111130000 0111140000 0011150000 0001要用194實(shí)現(xiàn)三個(gè)花型的連續(xù)顯示必須對(duì)兩片194的S1、S0和SL、SR節(jié)拍的變化進(jìn)行相應(yīng)的改變?，F(xiàn)將兩片194分為低位片和高位片，再將其輸出端從低位到高位記為

6、L1L8。列出各花型和其對(duì)應(yīng)的194的S1、S0、SL、SR的輸入信號(hào)及節(jié)拍控制信號(hào)列表如下：(用Li表示Li的取非) 低 位 片 高 位 片 節(jié)拍控制信號(hào)花 型 SL SR S1 S0 SL SR S1 S0QD QE （QA-QH） 1 XL8 0 1 XL8 0 1 0 0（00000000-11100000） 2L8 X 1 0 XL8 0 1 1 0（00010000-11110000） 3 XL8 0 1 X L4 0 1 0 1（00001000-11101000） XL8 0 1 X L4 0 1 1 1（00011000-11111000）根據(jù)真值表，畫(huà)出其卡諾圖如下：194

7、低位片：QEQD 0 1 0 X X 1 L8 XQEQD 0 1 0 L8 L8 1 X L8 SL=L8 SR=L8QEQD 0 1 0 X X 1 X L8QEQD 0 1 0 X X 1 X L8 S1=QD*QE S0=S1194高位片：QEQD 0 1 0 X X 1 X XQEQD 0 1 0 L8 L4 1 L8 L4QEQD 0 1 0 0 0 1 0 0SL=X SR=L8*QE+L4*QEQEQD 0 1 0 1 1 1 1 1 S0=1 S1=0由卡諾圖可得控制結(jié)果表達(dá)式如下： 低位片 高位片 SL=L8 SL=XSR=L8 SR=L8*QE+L4*QE S1=QD*Q

8、E S1=0 S0=S1 S0=1 電路圖如下：六. 實(shí)驗(yàn)波形圖1基本CP脈沖產(chǎn)生電路波形圖與分頻電路波形圖2. 測(cè)試波形: (每列依次為CP脈沖,低位片74LS194A,B,C,D,高位片 74LS194A,B,C,D)花型一：花型二：花型三：六. 實(shí)驗(yàn)問(wèn)題及解決方法 問(wèn)題: 74LS151芯片的功能不太清楚,導(dǎo)致老師提問(wèn)問(wèn)題時(shí)無(wú)法回答出，所以 下來(lái)之后及時(shí)看書(shū)，終于弄清了其工作的真正原理。 原理：74LS151是互補(bǔ)輸出的八選一數(shù)據(jù)選擇器，有三個(gè)地址端為CA, 從8個(gè)輸入數(shù)據(jù)D0D7中，選擇一個(gè)需要的數(shù)據(jù)給輸出端Y,G為使能端，低電平有效。使能端ST=1時(shí)，不論CA狀態(tài)如何，Y均無(wú)輸出（Y

9、=0，W=1），多 路開(kāi)關(guān)被禁止。使能端ST=0時(shí)，多路開(kāi)關(guān)正常工作，根據(jù)地址端C ，B，A的狀態(tài)選擇D0D7中某一個(gè)通道的數(shù)據(jù)輸出到端Y。如：CBA=000，則選擇D0數(shù)據(jù)到輸出端，即Y=D0如：CBA=001，則選擇D1數(shù)據(jù)到輸出端，即Y=D0WGi838電子-技術(shù)資料-電子元件-電路圖-技術(shù)應(yīng)用網(wǎng)站-基本知識(shí)-原理-維修-作用-參數(shù)-電子元器件符號(hào)其功能表如下(M表示M的非)：輸入輸出 WGi838電子-技術(shù)資料-電子元件-電路圖-技術(shù)應(yīng)用網(wǎng)站-基本知識(shí)-原理-維修-作用-參數(shù)-電子元器件符號(hào)數(shù)據(jù)選擇選通YWC BAST1010WGi838電子-技術(shù)資料-電子元件-電路圖-技術(shù)應(yīng)用網(wǎng)站-

10、基本知識(shí)-原理-維修-作用-參數(shù)-電子元器件符號(hào)0 WGi838電子-技術(shù)資料-電子元件-電路圖-技術(shù)應(yīng)用網(wǎng)站-基本知識(shí)-原理-維修-作用-參數(shù)-電子元器件符號(hào)0 WGi838電子-技術(shù)資料-電子元件-電路圖-技術(shù)應(yīng)用網(wǎng)站-基本知識(shí)-原理-維修-作用-參數(shù)-電子元器件符號(hào)0 WGi838電子-技術(shù)資料-電子元件-電路圖-技術(shù)應(yīng)用網(wǎng)站-基本知識(shí)-原理-維修-作用-參數(shù)-電子元器件符號(hào)D0 WGi838電子-技術(shù)資料-電子元件-電路圖-技術(shù)應(yīng)用網(wǎng)站-基本知識(shí)-原理-維修-作用-參數(shù)-電子元器件符號(hào)D0 WGi838電子-技術(shù)資料-電子元件-電路圖-技術(shù)應(yīng)用網(wǎng)站-基本知識(shí)-原理-維修-作用-參數(shù)-電

11、子元器件符號(hào)0 WGi838電子-技術(shù)資料-電子元件-電路圖-技術(shù)應(yīng)用網(wǎng)站-基本知識(shí)-原理-維修-作用-參數(shù)-電子元器件符號(hào)0 WGi838電子-技術(shù)資料-電子元件-電路圖-技術(shù)應(yīng)用網(wǎng)站-基本知識(shí)-原理-維修-作用-參數(shù)-電子元器件符號(hào)1 WGi838電子-技術(shù)資料-電子元件-電路圖-技術(shù)應(yīng)用網(wǎng)站-基本知識(shí)-原理-維修-作用-參數(shù)-電子元器件符號(hào)0 WGi838電子-技術(shù)資料-電子元件-電路圖-技術(shù)應(yīng)用網(wǎng)站-基本知識(shí)-原理-維修-作用-參數(shù)-電子元器件符號(hào)D1 WGi838電子-技術(shù)資料-電子元件-電路圖-技術(shù)應(yīng)用網(wǎng)站-基本知識(shí)-原理-維修-作用-參數(shù)-電子元器件符號(hào)D1 WGi838電子-技

12、術(shù)資料-電子元件-電路圖-技術(shù)應(yīng)用網(wǎng)站-基本知識(shí)-原理-維修-作用-參數(shù)-電子元器件符號(hào)0 WGi838電子-技術(shù)資料-電子元件-電路圖-技術(shù)應(yīng)用網(wǎng)站-基本知識(shí)-原理-維修-作用-參數(shù)-電子元器件符號(hào)1 WGi838電子-技術(shù)資料-電子元件-電路圖-技術(shù)應(yīng)用網(wǎng)站-基本知識(shí)-原理-維修-作用-參數(shù)-電子元器件符號(hào)0 WGi838電子-技術(shù)資料-電子元件-電路圖-技術(shù)應(yīng)用網(wǎng)站-基本知識(shí)-原理-維修-作用-參數(shù)-電子元器件符號(hào)0 WGi838電子-技術(shù)資料-電子元件-電路圖-技術(shù)應(yīng)用網(wǎng)站-基本知識(shí)-原理-維修-作用-參數(shù)-電子元器件符號(hào)D2 WGi838電子-技術(shù)資料-電子元件-電路圖-技術(shù)應(yīng)用網(wǎng)站

13、-基本知識(shí)-原理-維修-作用-參數(shù)-電子元器件符號(hào)D2 WGi838電子-技術(shù)資料-電子元件-電路圖-技術(shù)應(yīng)用網(wǎng)站-基本知識(shí)-原理-維修-作用-參數(shù)-電子元器件符號(hào)0 WGi838電子-技術(shù)資料-電子元件-電路圖-技術(shù)應(yīng)用網(wǎng)站-基本知識(shí)-原理-維修-作用-參數(shù)-電子元器件符號(hào)1 WGi838電子-技術(shù)資料-電子元件-電路圖-技術(shù)應(yīng)用網(wǎng)站-基本知識(shí)-原理-維修-作用-參數(shù)-電子元器件符號(hào)1 WGi838電子-技術(shù)資料-電子元件-電路圖-技術(shù)應(yīng)用網(wǎng)站-基本知識(shí)-原理-維修-作用-參數(shù)-電子元器件符號(hào)0 WGi838電子-技術(shù)資料-電子元件-電路圖-技術(shù)應(yīng)用網(wǎng)站-基本知識(shí)-原理-維修-作用-參數(shù)-電

14、子元器件符號(hào)D3 WGi838電子-技術(shù)資料-電子元件-電路圖-技術(shù)應(yīng)用網(wǎng)站-基本知識(shí)-原理-維修-作用-參數(shù)-電子元器件符號(hào)D3 WGi838電子-技術(shù)資料-電子元件-電路圖-技術(shù)應(yīng)用網(wǎng)站-基本知識(shí)-原理-維修-作用-參數(shù)-電子元器件符號(hào)1 WGi838電子-技術(shù)資料-電子元件-電路圖-技術(shù)應(yīng)用網(wǎng)站-基本知識(shí)-原理-維修-作用-參數(shù)-電子元器件符號(hào)0WGi838電子-技術(shù)資料-電子元件-電路圖-技術(shù)應(yīng)用網(wǎng)站-基本知識(shí)-原理-維修-作用-參數(shù)-電子元器件符號(hào)0 WGi838電子-技術(shù)資料-電子元件-電路圖-技術(shù)應(yīng)用網(wǎng)站-基本知識(shí)-原理-維修-作用-參數(shù)-電子元器件符號(hào)0 WGi838電子-技術(shù)

15、資料-電子元件-電路圖-技術(shù)應(yīng)用網(wǎng)站-基本知識(shí)-原理-維修-作用-參數(shù)-電子元器件符號(hào)D4 WGi838電子-技術(shù)資料-電子元件-電路圖-技術(shù)應(yīng)用網(wǎng)站-基本知識(shí)-原理-維修-作用-參數(shù)-電子元器件符號(hào)D4 WGi838電子-技術(shù)資料-電子元件-電路圖-技術(shù)應(yīng)用網(wǎng)站-基本知識(shí)-原理-維修-作用-參數(shù)-電子元器件符號(hào)1 WGi838電子-技術(shù)資料-電子元件-電路圖-技術(shù)應(yīng)用網(wǎng)站-基本知識(shí)-原理-維修-作用-參數(shù)-電子元器件符號(hào)0 WGi838電子-技術(shù)資料-電子元件-電路圖-技術(shù)應(yīng)用網(wǎng)站-基本知識(shí)-原理-維修-作用-參數(shù)-電子元器件符號(hào)1 WGi838電子-技術(shù)資料-電子元件-電路圖-技術(shù)應(yīng)用網(wǎng)站

16、-基本知識(shí)-原理-維修-作用-參數(shù)-電子元器件符號(hào)0 WGi838電子-技術(shù)資料-電子元件-電路圖-技術(shù)應(yīng)用網(wǎng)站-基本知識(shí)-原理-維修-作用-參數(shù)-電子元器件符號(hào)D5 WGi838電子-技術(shù)資料-電子元件-電路圖-技術(shù)應(yīng)用網(wǎng)站-基本知識(shí)-原理-維修-作用-參數(shù)-電子元器件符號(hào)D5 WGi838電子-技術(shù)資料-電子元件-電路圖-技術(shù)應(yīng)用網(wǎng)站-基本知識(shí)-原理-維修-作用-參數(shù)-電子元器件符號(hào)1 WGi838電子-技術(shù)資料-電子元件-電路圖-技術(shù)應(yīng)用網(wǎng)站-基本知識(shí)-原理-維修-作用-參數(shù)-電子元器件符號(hào)1 WGi838電子-技術(shù)資料-電子元件-電路圖-技術(shù)應(yīng)用網(wǎng)站-基本知識(shí)-原理-維修-作用-參數(shù)-

17、電子元器件符號(hào)0 WGi838電子-技術(shù)資料-電子元件-電路圖-技術(shù)應(yīng)用網(wǎng)站-基本知識(shí)-原理-維修-作用-參數(shù)-電子元器件符號(hào)0 WGi838電子-技術(shù)資料-電子元件-電路圖-技術(shù)應(yīng)用網(wǎng)站-基本知識(shí)-原理-維修-作用-參數(shù)-電子元器件符號(hào)D6 WGi838電子-技術(shù)資料-電子元件-電路圖-技術(shù)應(yīng)用網(wǎng)站-基本知識(shí)-原理-維修-作用-參數(shù)-電子元器件符號(hào)D6 WGi838電子-技術(shù)資料-電子元件-電路圖-技術(shù)應(yīng)用網(wǎng)站-基本知識(shí)-原理-維修-作用-參數(shù)-電子元器件符號(hào)1 WGi838電子-技術(shù)資料-電子元件-電路圖-技術(shù)應(yīng)用網(wǎng)站-基本知識(shí)-原理-維修-作用-參數(shù)-電子元器件符號(hào)1 WGi838電子-

18、技術(shù)資料-電子元件-電路圖-技術(shù)應(yīng)用網(wǎng)站-基本知識(shí)-原理-維修-作用-參數(shù)-電子元器件符號(hào)1 WGi838電子-技術(shù)資料-電子元件-電路圖-技術(shù)應(yīng)用網(wǎng)站-基本知識(shí)-原理-維修-作用-參數(shù)-電子元器件符號(hào)0 WGi838電子-技術(shù)資料-電子元件-電路圖-技術(shù)應(yīng)用網(wǎng)站-基本知識(shí)-原理-維修-作用-參數(shù)-電子元器件符號(hào)D7 WGi838電子-技術(shù)資料-電子元件-電路圖-技術(shù)應(yīng)用網(wǎng)站-基本知識(shí)-原理-維修-作用-參數(shù)-電子元器件符號(hào)D7 WGi838電子-技術(shù)資料-電子元件-電路圖-技術(shù)應(yīng)用網(wǎng)站-基本知識(shí)-原理-維修-作用-參數(shù)-電子元器件符號(hào)因?yàn)?4LS74只有兩個(gè)輸出端0和1，所以只用74LS15

19、1的A端，C端和B端接地。7. 實(shí)驗(yàn)心得及體會(huì) 為期兩周的數(shù)電實(shí)習(xí)短暫又漫長(zhǎng)。不過(guò)在這兩周中自己學(xué)到了很多知識(shí)，對(duì)數(shù)字電路這門(mén)課也有了更深的認(rèn)識(shí)，每天都有目標(biāo)和收獲。第一天，剛開(kāi)始對(duì)所要求的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容并不是十分明白清楚，我就盲目地連起了555芯片，卻根本不了解其功能，在與同學(xué)的交流討論下，我了解到555芯片是一種定時(shí)器，它是一種模擬和數(shù)字功能相結(jié)合的中規(guī)模器件。然后自己不斷分析，獨(dú)自動(dòng)手終于完成了555脈沖電路的連接，并實(shí)現(xiàn)了其功能。第二天，我完成了第二塊，節(jié)拍控制電路的連接。有了第一天的經(jīng)驗(yàn)，電路連接已經(jīng)比較熟悉，對(duì)斜口鉗的使用也較為熟練，所以連接電路并未花費(fèi)太多時(shí)間，但是電路連接好后，并未實(shí)

20、現(xiàn)節(jié)拍控制，仔細(xì)檢查一遍所連接的電路，發(fā)現(xiàn)面包板上的多個(gè)正負(fù)極沒(méi)有互相連通，連接后再接上電源，電路就可以正常工作了，555信號(hào)控制燈閃爍一個(gè)高低電平周期，節(jié)拍電路閃爍一下。第三天，開(kāi)始連接第三塊電路，花型控制信號(hào)電路。此塊電路用兩塊161芯片級(jí)聯(lián)實(shí)現(xiàn)模64的電路。由于之前已經(jīng)設(shè)計(jì)好了電路圖，而且對(duì)連面包板也比較熟悉，所以在這個(gè)模塊中竟然沒(méi)有出現(xiàn)問(wèn)題，一次就成功了，我非常激動(dòng)。第四天，我先是自己設(shè)計(jì)了花型，確定花型后，再研究該如何實(shí)現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)中有三個(gè)問(wèn)題考慮，花型用什么實(shí)現(xiàn)，該如何變化花型，如何讓其變頻。最終決定，用兩片194實(shí)現(xiàn)花型，再用161節(jié)拍器實(shí)現(xiàn)花型變換，再讓其與151相連變頻輸出。以上問(wèn)題都弄清楚后，再列出真值表，列出函數(shù)關(guān)系式，最后根據(jù)關(guān)系式畫(huà)出了電路圖，開(kāi)始連接電路，連接完成后，接入電源，發(fā)現(xiàn)電路并未工作，排查許久還是未有結(jié)果。 第五天，由于花型沒(méi)有按我的預(yù)期效果顯示出來(lái)，所以我又重新設(shè)計(jì)了一種方法，接著就是選擇花型和控制端，列真值表填卡諾圖，畫(huà)電路圖，連接好之后發(fā)現(xiàn)花型非常亂，這一天的花型演示模塊又失敗了。 第六天，與同學(xué)一起討論前兩天的設(shè)計(jì)方案，最終發(fā)現(xiàn)第一種方法是可行的，可能當(dāng)時(shí)連錯(cuò)了電路，導(dǎo)致走了許多彎路。于是我又按照第一