數(shù)字邏輯課程設(shè)計—彩燈控制器電路設(shè)計

1、內(nèi)蒙古師范大學(xué)計算機與信息工程學(xué)院電子技術(shù)綜合課程設(shè)計報告實習(xí)題目指導(dǎo)教師職 稱學(xué)生姓名學(xué) 號日 期設(shè)計題目彩燈控制器電路設(shè)計指導(dǎo)教師萍萍職稱講師姓 名XXX學(xué) 號2012110*日 期2014年6月24日彩燈控制器電路設(shè)計計算機與信息工程學(xué)院 12級計算機與科學(xué)技術(shù)(非師范) XXX 2012110*指導(dǎo)教師 萍萍 講師摘要 本文介紹了8路彩燈控制器功能的實現(xiàn)，主要通過計數(shù)器74LS161和移位寄存器74LS194兩個芯片，同時借助了04芯片共同實現(xiàn)花型變化這個功能。關(guān)鍵詞 74LS161;74LS194;彩燈控制器電路1 設(shè)計任務(wù)及主要技術(shù)指標(biāo)和要求設(shè)計一個能夠控制八路彩燈的邏輯電路。要求

2、彩燈組成二種花型，花型由兩邊到中間對稱性依次亮，全亮后仍由兩邊向中間依次滅，花型由中間到兩邊對稱性依次亮，全亮后仍由中間向兩邊依次滅。并且要求兩種花型交替出現(xiàn)。2引言8 路彩燈控制器主要通過 74LS161計數(shù)器送數(shù)使得74LS194移位寄存器左移右移，使得在輸出端控制燈亮滅形成花型。 3工作原理電路利用移位寄存器 74LS194 的不同狀態(tài)的改變,用74LS161控制串行輸入。8個并行輸出端接到彩燈上，當(dāng)雙向移位寄存器74LS194的控制端 S1=0,S0=1時,進行右移，S1=1,S0=0時,進行左移;十六位計數(shù)器74LS161可以從0000到1111進行計數(shù)?？梢岳盟腝3對74LS1

3、94進行控制。74LS161是四位二進制同步加數(shù)器,除了有二進制加法計數(shù)功能外,還具有異步清零、同步并行置數(shù)、保持等功能，如表一所示表一74LS161功能表 從圖一可知當(dāng)CR、LD、P、T等于1時74LS161實行計數(shù)功能，記錄16個狀態(tài)。74LS194 是一個4 位雙向移位寄存器,它具有左移,右移,保持,清零等如表二所示表二75LS194功能表 在彩燈控制電路設(shè)計中只用了74LS194左移右移功能，來實現(xiàn)彩燈的花型，雙向移位寄存器74LS194的控制端S1=0,S0=1時,進行右移，S1=1,S0=0 時,進行左移,十六位計數(shù)器 74LS161可以從0000到1111進行計數(shù)。利用十六位計數(shù)

4、器 74LS161的功能實現(xiàn)自動循環(huán)。4電路組成部分圖一彩燈控制電路圖5設(shè)計步驟及方法1.1 8個彩燈分為兩部分8路彩燈分為4個一組，用兩個74LS194來實現(xiàn)，兩種花型分別為從兩邊到中間對稱性依次亮，全亮后任由兩邊向中間依次滅，第二種為從中間到兩邊對稱性依次亮,全亮后仍由中間向兩邊依次滅，所以通過對花型的分析可知, 其中一個雙向移位寄存器 74LS194 的功能是先右移后左移即先是 S1=0,S0=1,后變成 S1=1,S0=0.而另外一個功能則是先左移后右移即先是S1=1，S0=0，后變成S1=0，S0=1根據(jù)分析，畫出圖表，如表三表四所示1.2 第一部分彩燈的設(shè)計表三74LS194(1)

5、工作關(guān)系 根據(jù)彩燈所設(shè)計的花型寫出74LS194中Q0Q1Q2Q3燈亮滅的各個狀態(tài)，根據(jù)194功能表寫出SLSR的值由表可看出161中Q3與194中S1是一致的與S0相反，而當(dāng)74LS161中Q3等于0時,74LS194中SR右移與74LS194中Q3相同，當(dāng)74LS161中Q3等于1時，74LS194中SL左移與194中Q0相同。 所以電路圖中74LS161的Q3通過非門與74LS194中S0連在一起，與S0直接連在一起，74LS194中Q0取反與SL連在一起，Q3取反與SR連在一起。1.3 第二部分彩燈的設(shè)計表四74LS194（2）工作關(guān)系根據(jù)彩燈所設(shè)計的花型寫出74LS194中Q0Q1Q

6、2Q3燈亮滅的各個狀態(tài)，根據(jù)194功能表寫出SLSR的值由表可看出161中Q3與194中S0是一致的與S1相反，而當(dāng)74LS161中Q3等于0時,74LS194中SL左移與74LS194中Q0相反，當(dāng)74LS161中Q3等于1時，74LS194中SR右移與194中Q3相反。 所以電路圖中74LS161的Q3通過非門與74LS194中S1連在一起，與S0直接連在一起，74LS194中Q0取反與SL連在一起，Q3取反與SR連在一起。1.4 循環(huán)的設(shè)計 在解決自動循環(huán)的問題用74LS161計數(shù)器的高電位Q3控制功能既要左移又要右移的74LS194的控制端S1,S0，在74LS161（1）中Q3的前8

7、個狀態(tài)是右移,而后8個狀態(tài)則變成左移.S0通過一個非門接到Q3上,而S1直接接到Q3可以實現(xiàn)，而74LS194的左移右移則通過非門連在自身Q3，Q0上可實現(xiàn)循環(huán)。在74LS161（2）中Q3的前8個狀態(tài)是左移,而后8個狀態(tài)則變成右移.S1通過一個非門接到Q3上,而S0直接接到Q3可以實現(xiàn)，而74LS194的左移右移則通過非門連在自身Q3，Q0上可實現(xiàn)循環(huán)6電路總體說明給電路接入電源,然后給兩個雙向移位寄存器74LS194,十六位計數(shù)器 74LS161芯片接入持續(xù)CP,并且把74LS161中P,T,LD接電源，三個芯片的CR接開關(guān)，方便進行清零操作，然后就可以得到題目要求的效果。7設(shè)計所用器材數(shù)

8、字電路實驗箱 1 臺；74LS161芯片2片；74LS194芯片2片；74LS04 芯片2片；面包板1塊 ；導(dǎo)線若干。8 設(shè)計其他花型的彩燈控制器1.1 第一種花型花型由中間到兩邊對稱性依次亮，全亮后仍由中間向兩邊依次滅，花型從兩邊到中間對稱依次亮，亮完后從兩邊到中間依次滅。彩燈電路圖和工作關(guān)系表如下圖二彩燈控制電路圖表五 先由中間到兩邊依次亮，再從中間到兩邊依次滅的花型（真值表）74LS161S1 S074LS194(1)SL SR花型Q3 Q2 Q1 Q0Q0 Q1 Q2 Q30 0 0 00 0 0 10 0 1 00 0 1 11 01 01 01 00 0 0 10 0 1 10 1

9、 1 11 1 1 11 1 1 1 向左依次亮0 1 0 00 1 0 10 1 1 00 1 1 11 01 01 01 01 1 1 01 1 0 01 0 0 00 0 0 00 0 0 0 向左依次滅1 0 0 01 0 0 11 0 1 01 0 1 10 1 0 1 0 1 0 1 1 0 0 01 1 0 01 1 1 01 1 1 1 1 1 1 1 向右依次亮1 1 0 01 1 0 11 1 1 01 1 1 10 1 0 1 0 1 0 10 1 1 10 0 1 10 0 0 10 0 0 0 0 0 0 0 向右依次滅表六 由兩邊到中間依次亮，再由兩邊到中間依次滅的

10、花型（真值表）74LS161S1 S074LS194(2)SL SR花型Q3 Q2 Q1 Q0Q0 Q1 Q2 Q30 0 0 00 0 0 10 0 1 00 0 1 10 10 10 10 11 0 0 01 1 0 01 1 1 01 1 1 1 1 1 1 1向右依次亮0 1 0 00 1 0 10 1 1 00 1 1 10 10 10 10 10 1 1 10 0 1 10 0 0 10 0 0 0 0 0 0 0向右依次滅1 0 0 01 0 0 11 0 1 01 0 1 11 01 01 01 00 0 0 10 0 1 10 1 1 11 1 1 11 1 1 1 向左依次

11、亮1 1 0 01 1 0 11 1 1 01 1 1 11 01 01 01 01 1 1 01 1 0 01 0 0 00 0 0 00 0 0 0 向左依次滅1.2 第二種花型花型從兩邊到中間對稱依次亮，亮完后從兩邊到中間依次滅，花型由中間到兩邊對稱性依次亮，全亮后仍由中間向兩邊依次滅。彩燈電路圖和工作關(guān)系表如下圖三彩燈控制電路圖表七 由兩邊到中間依次亮，再由兩邊到中間依次滅的花型（真值表）74LS161(1)S1 S074LS194(1)SL SR花型Q3 Q2 Q1 Q0Q0 Q1 Q2 Q30 0 0 00 0 0 10 0 1 00 0 1 10 10 10 10 11 0 0

12、01 1 0 01 1 1 01 1 1 1 1 1 1 1向右依次亮0 1 0 00 1 0 10 1 1 00 1 1 10 10 10 10 10 1 1 10 0 1 10 0 0 10 0 0 0 0 0 0 0向右依次滅1 0 0 01 0 0 11 0 1 01 0 1 11 01 01 01 00 0 0 10 0 1 10 1 1 11 1 1 11 1 1 1 向左依次亮1 1 0 01 1 0 11 1 1 01 1 1 11 01 01 01 01 1 1 01 1 0 01 0 0 00 0 0 00 0 0 0 向左依次滅表八 先由中間到兩邊依次亮，再從中間到兩邊依

13、次滅的花型（真值表）74LS161(2)S1 S074LS194(2)SL SR花型Q3 Q2 Q1 Q0Q0 Q1 Q2 Q30 0 0 00 0 0 10 0 1 01 0 1 11 01 01 01 00 0 0 10 0 1 10 1 1 11 1 1 11 1 1 1 向左依次亮0 1 0 00 1 0 10 1 1 00 1 1 11 01 01 01 01 1 1 01 1 0 01 0 0 00 0 0 00 0 0 0 向左依次滅1 0 0 01 0 0 11 0 1 01 0 1 10 1 0 1 0 1 0 1 1 0 0 01 1 0 01 1 1 01 1 1 1 1

14、 1 1 1 向右依次亮1 1 0 01 1 0 11 1 1 01 1 1 10 1 0 1 0 1 0 10 1 1 10 0 1 10 0 0 10 0 0 0 0 0 0 0 向右依次滅9小結(jié)通過整個電路設(shè)計與制作的整個過程,掌握了對流水燈的設(shè)計,組裝與調(diào)試方法。在流水燈實驗設(shè)計當(dāng)中遇到的首要問題有三個:一是電路的總體設(shè)計問題； 二是電路的連接問題；三是電路的調(diào)試問題。在電路剛開始設(shè)計時感到毫無頭緒，就從網(wǎng)上查找了好多關(guān)于這方面的資料，有了一點思路,知道了用74LS161、74LS194芯片，我又從書上找到74LS161、74LS194的功能表，初步設(shè)計的電路圖。在連接電路圖中因為導(dǎo)線頭可能接觸不良，并且好多導(dǎo)線交叉在一起容易短路，造成測試的時候燈閃的不是設(shè)計的花型，并且在測試期間花型的在從左往右移動中會跳過某個該亮的燈，接著再次循環(huán)。經(jīng)過仔細查找發(fā)現(xiàn)是導(dǎo)線與面模板接觸的有問題。最終重新連接才使得燈花型出現(xiàn)。經(jīng)過