廣工彩燈循環(huán)控制器(花型A) 數(shù)電課程設(shè)計(jì)報(bào)告書(shū) (最新)

1、課課 程程 設(shè)設(shè) 計(jì)計(jì) 課程名稱(chēng) 數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)題目名稱(chēng) 彩燈循環(huán)控制器（花型 A） 學(xué)生學(xué)院 材料與能源學(xué)院 專(zhuān)業(yè)班級(jí) 學(xué) 號(hào) 學(xué)生姓名 指導(dǎo)教師 潘運(yùn)紅 2015 年 6 月 9 日II廣東工業(yè)大學(xué)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)廣東工業(yè)大學(xué)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)題目名稱(chēng)彩燈循環(huán)控制器（A 型）學(xué)生學(xué)院材料與能源學(xué)院專(zhuān)業(yè)班級(jí)13 電材 1 班姓 名張宏俊學(xué) 號(hào)3113007322一、課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容完成彩燈循環(huán)控制器的設(shè)計(jì)任務(wù)。二、課程設(shè)計(jì)的要求與數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)要求包括：1. 10 路彩燈分別用 10 個(gè)發(fā)光二極管 L0、L1.L9 模擬。2. 要求顯示 2 種不同的花型： 1） 10 路彩燈按照 L0、L1.L9

2、的順序輪流點(diǎn)亮。 2） 10 路彩燈按照 L0L9、L1L8、L2L7、L3L6、L4L5 的順序依次點(diǎn)亮，然后按相反的順序依次滅掉。 以上 2 種花型一直反復(fù)循環(huán)顯示。3. 該控制電路設(shè)有啟動(dòng)和復(fù)位按鈕。按下復(fù)位按鈕，全部燈滅。按下啟動(dòng)按鈕，彩燈開(kāi)始按上述規(guī)律變化。III三、課程設(shè)計(jì)應(yīng)完成的工作1. 利用各種電子器件設(shè)計(jì)彩燈循環(huán)控制器； 2. 利用 DE2 板對(duì)所設(shè)計(jì)的電路進(jìn)行驗(yàn)證； 3. 總結(jié)電路設(shè)計(jì)結(jié)果，撰寫(xiě)課程設(shè)計(jì)報(bào)告。四、課程設(shè)計(jì)進(jìn)程安排序號(hào)設(shè)計(jì)各階段內(nèi)容地點(diǎn)起止日期1Quartus II 入門(mén)學(xué)習(xí)，熟悉設(shè)計(jì)流程實(shí) 2-214，21211.122進(jìn)一步學(xué)習(xí) Quartus II，講解

3、各設(shè)計(jì)任務(wù)及其要求，分配設(shè)計(jì)任務(wù)實(shí) 2-214，21211.123通過(guò)查閱資料，獨(dú)立完成電路設(shè)計(jì)，提交紙質(zhì)電路原理圖草稿實(shí) 2-214，21211.134在 Quartus II 和 DE2 板上實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)實(shí) 2-214，21211.14-165演示和驗(yàn)收實(shí) 2-214，21211.15-166完成設(shè)計(jì)報(bào)告11.16-18IV摘 要本設(shè)計(jì)是這次的課程設(shè)計(jì)主要是用計(jì)數(shù)器來(lái)實(shí)現(xiàn)的，這個(gè)彩燈循環(huán)控制電路的實(shí)質(zhì)就是要產(chǎn)生一系列有規(guī)律的組合順序，然后通過(guò)一個(gè)數(shù)碼管將數(shù)字顯示出來(lái)。這里的方法是列出每個(gè)輸出所需要的各個(gè)階段的脈沖，把這些脈沖信號(hào)寫(xiě)成二進(jìn)制數(shù)再列出真值表，最后轉(zhuǎn)化成電路圖。 而這次的內(nèi)容還包括分

4、電路圖的整合，使這個(gè)彩燈循環(huán)顯示器能夠按照要求依次輸出所需花型。為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)花型交替循環(huán)轉(zhuǎn)換的功能，在設(shè)計(jì)的時(shí)候巧妙地應(yīng)用了 JK 觸發(fā)器，以每十個(gè)脈沖一次翻轉(zhuǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)花型的轉(zhuǎn)換。 關(guān)鍵詞：彩燈循環(huán) 計(jì)數(shù)器 譯碼器 觸發(fā)器V目 錄1 設(shè)計(jì)任務(wù)目設(shè)計(jì)任務(wù)目的的與要求與要求.11.1 設(shè)計(jì)的目的.21.2 設(shè)計(jì)的要求.22 模塊及其原理介紹模塊及其原理介紹.22.1 時(shí)鐘發(fā)生器.22.2 計(jì)數(shù)器.22.3 譯碼器.22.4 顯示器.22.5 控制器.23 設(shè)計(jì)方設(shè)計(jì)方案案.33.1 設(shè)計(jì)思想和方案.33.2 原理框圖.33.3 設(shè)計(jì)的流程圖.34 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與數(shù)據(jù)分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果與數(shù)據(jù)分析.44.1 測(cè)試

5、步驟及實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象.45 結(jié)論與問(wèn)題討論結(jié)論與問(wèn)題討論.55.1 完成設(shè)計(jì)要求的程度.55.2 遇到的問(wèn)題及解決方法.55.3 存在的不足及改進(jìn)思路.55.4 心得體會(huì).5參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn).6附錄（附錄（總總電路圖）電路圖）.611 設(shè)計(jì)任務(wù)目的與要求設(shè)計(jì)任務(wù)目的與要求1.1 設(shè)計(jì)的目的 通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，鍛煉學(xué)生獨(dú)立設(shè)計(jì)數(shù)字邏輯的能力和獨(dú)立解決問(wèn)題的能力，并使學(xué)生熟悉 EDA 開(kāi)發(fā)的流程，為以后學(xué)習(xí)、工作打下基礎(chǔ)，以及提供設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的寶貴經(jīng)驗(yàn)。在 DE2 板上進(jìn)行開(kāi)發(fā)，可充分的發(fā)揮自己的創(chuàng)新能力。1.2 設(shè)計(jì)的要求一：要求學(xué)生獨(dú)立分析并完成整個(gè)任務(wù)，包括設(shè)計(jì)方案、仿真修改、演示和驗(yàn)收。1. 要求顯

6、示 2 種不同的花型，并且使之一直反復(fù)循環(huán)顯示： 1） 10 路彩燈按照 L0、L1.L9 的順序輪流點(diǎn)亮。 2） 10 路彩燈按照 L0L9、L1L8、L2L7、L3L6、L4L5 的順序依次點(diǎn)亮，然后按相反的順序依次滅掉。2. 要求該控制電路設(shè)有啟動(dòng)和復(fù)位按鈕。按下復(fù)位按鈕，全部燈滅。按下啟動(dòng)按鈕，彩燈開(kāi)始按上述規(guī)律變化。二：對(duì)本次設(shè)計(jì)要有個(gè)總結(jié)，提交報(bào)告說(shuō)明書(shū)。此有利于提高學(xué)生的條理性，并能增強(qiáng)學(xué)生的整理、總結(jié)設(shè)計(jì)的能力，2 模塊及其原理介紹模塊及其原理介紹2.1 時(shí)鐘發(fā)生器：利用 DE2 板上 50MHz 的時(shí)鐘，用計(jì)數(shù)器 74292 作分頻器對(duì)系統(tǒng)時(shí)鐘進(jìn)行分頻，產(chǎn)生 100Hz的脈沖

7、。2.2 計(jì)數(shù)器：用 74160 十進(jìn)制計(jì)數(shù)器和 JK 觸發(fā)器構(gòu)成二十進(jìn)制計(jì)數(shù)器。22.3 譯碼器：用 2 個(gè) 7445 四線-十線譯碼器對(duì)脈沖進(jìn)行譯碼輸出到顯示單元中。2.4 顯示器：用 10 個(gè) LED 燈把輸出的花型在 DE2 板上展示出來(lái)。2.5 控制器：控制模塊由一個(gè)啟動(dòng)開(kāi)關(guān)和一個(gè)復(fù)位按鈕組成，用來(lái)完成電路的啟動(dòng)以及復(fù)位功能。3 設(shè)計(jì)方案設(shè)計(jì)方案3.1 設(shè)計(jì)思想與方案（1）用 74292 把時(shí)鐘信號(hào)分頻使之成為 100Hz。（2）用 74160 十進(jìn)制計(jì)數(shù)器和一個(gè) JK 觸發(fā)器組合成二十進(jìn)制計(jì)數(shù)器。（3）用 2 個(gè) 4 線-10 線譯碼器對(duì)計(jì)數(shù)器的輸出進(jìn)行譯碼。為了讓彩燈展示出所要求

8、的花型，可以列出如下表格LED 燈編號(hào)每次循環(huán)時(shí)使燈亮的脈沖0第 1、11-19 個(gè)脈沖1第 2、12-18 個(gè)脈沖2第 3、13-17 個(gè)脈沖3第 4、14-16 個(gè)脈沖4第 5、15 個(gè)脈沖5第 6、15 個(gè)脈沖6第 7、14-16 個(gè)脈沖7第 8、13-17 個(gè)脈沖8第 9、12-18 個(gè)脈沖9第 10、11-19 個(gè)脈沖最后將對(duì)應(yīng)的信號(hào)接入十盞 LED 燈既能使之完成花型彩燈的展示。33.1 原理框圖 50MHz 信號(hào)輸入信號(hào)輸入74292實(shí)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)時(shí)時(shí)鐘鐘發(fā)發(fā)生生器器74160和和 JK觸發(fā)觸發(fā)器實(shí)器實(shí)現(xiàn)二現(xiàn)二十進(jìn)十進(jìn)制計(jì)制計(jì)數(shù)器數(shù)器100Hz時(shí)鐘信號(hào)時(shí)鐘信號(hào)啟動(dòng)開(kāi)關(guān)啟動(dòng)開(kāi)關(guān)兩兩片片4

9、 線線-10線線譯譯碼碼器器實(shí)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)譯譯碼碼功功能能復(fù)位開(kāi)關(guān)復(fù)位開(kāi)關(guān)LED燈燈實(shí)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)彩彩燈燈花花型型循循環(huán)環(huán)功功能能43.1 設(shè)計(jì)的流程圖把實(shí)際問(wèn)題抽象化，定整體框架與實(shí)現(xiàn)方案遵循自頂向下的思想，把整體方塊模塊化，分四大模塊，各個(gè)擊破時(shí)鐘發(fā)生器顯示器和控制器譯碼器計(jì)數(shù)器 數(shù)字邏輯化狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖電路卡諾圖狀態(tài)方程驅(qū)動(dòng)方程邏輯圖，分別上機(jī)調(diào)試，最后確定總圖輸出54 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與數(shù)據(jù)分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果與數(shù)據(jù)分析4.1 測(cè)試步驟與實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象1）按下啟動(dòng)按鈕，10 路彩燈按照順序依次亮起，一個(gè)循環(huán)（即十個(gè)脈沖后），10 路彩燈按照 L0L9、L1L8、L2L7、L3L6、L4L5 的順序依次點(diǎn)亮，然后按相反的順序

10、依次滅掉。再次按下啟動(dòng)按鈕，彩燈停止在當(dāng)前狀態(tài)。再次按下啟動(dòng)按鈕彩燈繼續(xù)剛才狀態(tài)運(yùn)行。2）按下復(fù)位按鈕，全燈滅，脈沖清零，彩燈重新開(kāi)始按照上述花型循環(huán)。5 結(jié)論與問(wèn)題討論結(jié)論與問(wèn)題討論5.1 完成設(shè)計(jì)要求的程度 本設(shè)計(jì)完成了基本要求的所有功能。5.2 遇到的問(wèn)題及解決方法1) 使用大量的邏輯門(mén)導(dǎo)致布線繁多，容易眼花看錯(cuò)。解決方法：每個(gè)芯片間留足夠大的空間，用來(lái)放置導(dǎo)線，避免導(dǎo)線交叉重合。2) 4 線-10 線譯碼器沒(méi)有像 74138 這樣的 G1、G2，控制 2 片 4 線-10 線譯碼器成了問(wèn)題。解決方法：把 4 線-10 線譯碼器的輸出和 JK 觸發(fā)器的輸出用或非門(mén)連接起來(lái)，利用 JK 觸

11、發(fā)器的兩個(gè)輸出來(lái)控制 4 線-10 線譯碼器，巧妙的改成二十進(jìn)制5.3 存在的不足及改進(jìn)思路存在的不足：邏輯門(mén)使用過(guò)多而導(dǎo)致線路繁多，在沒(méi)有解釋的情況下不容易看出電路的原理框架。改進(jìn)思路：如果用 3 線-8 線的 74138 能使邏輯門(mén)減少一些，但需要四個(gè)譯碼器才能完成電路?？梢試L試找一下帶有 G1、G2 的 4 線-10 線或 4 線-16 線譯碼器，就能使芯片少，線路簡(jiǎn)單。65.4 心得體會(huì)在這次的課程設(shè)計(jì)中，不僅檢驗(yàn)了我所學(xué)習(xí)的知識(shí)，也培養(yǎng)我從計(jì)劃、理論、試驗(yàn)、檢驗(yàn)、總結(jié)這幾個(gè)角度去完成一件事。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，我和同學(xué)們相互探討，相互學(xué)習(xí)，相互監(jiān)督。學(xué)會(huì)了合作，學(xué)會(huì)了理解。 課程設(shè)計(jì)是我們專(zhuān)業(yè)課程知識(shí)綜合應(yīng)用的實(shí)踐訓(xùn)練，從理論方案到實(shí)際驗(yàn)證，必須掌握了系統(tǒng)設(shè)計(jì)理念與方法。通過(guò)這次彩燈循環(huán)控制器的電路設(shè)計(jì)，本人在多方面都有所提高，同時(shí)各科相關(guān)的課程都有了全面的復(fù)習(xí)，獨(dú)立思考的能力也有了提高。在這次設(shè)計(jì)過(guò)程中，體現(xiàn)出自己?jiǎn)为?dú)設(shè)計(jì)電路的能力以及綜合運(yùn)用知識(shí)的能力，體會(huì)了學(xué)以致用、突出自己勞動(dòng)成果的喜悅心情，從中發(fā)現(xiàn)自己平時(shí)學(xué)習(xí)的不足和薄弱環(huán)節(jié)，從而加以彌補(bǔ)。 數(shù)電課程設(shè)計(jì)，不僅讓我們的知識(shí)更加牢固，還讓我意識(shí)到我們所學(xué)的知識(shí)可以與生活緊密的聯(lián)系起來(lái)。