西郵彩燈數(shù)電課程設(shè)計(jì)

1、西安郵電學(xué)院數(shù)字電路課程設(shè)計(jì)報(bào)告書(shū)多路彩燈控制器學(xué)院名稱：電子工程學(xué)院學(xué)生姓名：專業(yè)名稱：電子科學(xué)與技術(shù)班 級(jí)： 0904實(shí)習(xí)時(shí)間：2011年12月5日 2011年12月16日題目：多路彩燈控制器一 、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1. 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)科良好掌握數(shù)字電路課程所學(xué)的理論知識(shí)。2熟悉幾種常用集成數(shù)字芯片，并掌握其工作原理，進(jìn)一步 學(xué)會(huì)使用其進(jìn)電路設(shè)計(jì)。 學(xué)分析和解決問(wèn)題。4.培養(yǎng)認(rèn)真嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)習(xí)態(tài)度和工作作風(fēng).2、 實(shí)驗(yàn)要求:1、 控制8路彩燈按預(yù)設(shè)的花型進(jìn)行變換。2、花型種類不少于三種，花型自擬。3、分別用快慢兩種節(jié)拍實(shí)現(xiàn)花型變換。4、會(huì)合理布線和調(diào)配，布線完成后會(huì)用萬(wàn)用表

2、等工具來(lái)查找錯(cuò)誤。三、使用元件:1、元件：器件個(gè)數(shù)器件個(gè)數(shù)555定時(shí)器1電阻100歐174LS194274LS00274LS161274LS041電阻 150k1電阻 5.1k1電容4.7微法1電容0.01微法174LS74174LS15112、 工具： 面包板 - 一個(gè)； 萬(wàn)用表 - 一個(gè)； 導(dǎo)線 - 若干； 鉗子 - 一個(gè)。4、 總體方案的設(shè)計(jì): 用兩種不同節(jié)拍顯示彩燈的花型。首先，確定電路主要由基本CP脈沖發(fā)生電路、分頻電路、狀態(tài)控制電路、花型控制電路四個(gè)模塊構(gòu)成。其中基本CP脈沖采用簡(jiǎn)單易行的555振蕩器來(lái)實(shí)現(xiàn)，555振蕩器所產(chǎn)生的信號(hào)經(jīng)過(guò)一個(gè)D觸發(fā)器分頻，再用一個(gè)74151進(jìn)行快慢節(jié)

3、拍的選擇。狀態(tài)控制電路由兩片74161構(gòu)成，因?yàn)榭炻兓h(huán)一次需要48個(gè)節(jié)拍。該控制器共控制8路彩燈，由于只要求三種花型變化，故采用移位寄存器來(lái)組成彩燈控制電路。 基于以上設(shè)計(jì)思路，我想了一套設(shè)計(jì)方案： 三種花型先以慢節(jié)拍循環(huán)一次，再以快節(jié)拍循環(huán)一次，然后根據(jù)161和194的狀態(tài)表來(lái)確定各個(gè)控制端的接法。 花型演示電路花型控制電路節(jié)拍控制電路時(shí)鐘信號(hào)電路其主體框圖為：圖 1五單元電路設(shè)計(jì)方案。1. 基本CP脈沖發(fā)生電路用555定時(shí)器構(gòu)成多諧振蕩器，產(chǎn)生CP脈沖。具體電路如下圖所示：圖22分頻電路 用D觸發(fā)器實(shí)現(xiàn)CP脈沖的二分頻，從而產(chǎn)生慢節(jié)拍。再分別將快慢節(jié)拍接入74151數(shù)據(jù)選擇器的數(shù)據(jù)輸

4、入端，而地址端通過(guò)兩個(gè)74161來(lái)控制，從而實(shí)現(xiàn)快慢節(jié)拍的變換。具體電路如下圖所示：cp 圖 3設(shè)計(jì)思路：U3為數(shù)據(jù)選擇器，將二分頻后的始終信號(hào)輸入它的D1端，555產(chǎn)生的原始CP信號(hào)輸入它的D0端。而它的地址輸入端B,C都接0，根據(jù)模24計(jì)數(shù)器的真值表得出，將低位片的QD高位片的QA相與，接到一個(gè)D觸發(fā)器的CP端，觸發(fā)器的Q接到D端，Q端接到數(shù)據(jù)選擇器的A端，這樣A就是24計(jì)數(shù)周期1，0交替變化，從而實(shí)現(xiàn)快慢時(shí)鐘信號(hào)的選擇，即燈的快慢選擇。電路圖 4如下：圖42個(gè)161芯片構(gòu)成的模24同步計(jì)數(shù)器真值表： 低位161高位161序號(hào)QDQCQBQAQDQCQBQA1000000002000100

5、003001000004001100005010000006010100007011000008011100009100000001010010000111010000012101100001311000000141101000015111000001611110000170000000118000100011900100001200011000121010000012201010001230110000124011100012510000001圖 5注：因?yàn)闉橥接?jì)數(shù)器，所以會(huì)有第25個(gè)狀態(tài)，但作用時(shí)間極短，可以當(dāng)做不存在，它的作用僅僅是判斷計(jì)數(shù)器記滿，通過(guò)與非門清0的作用。3狀態(tài)控制電路用

6、兩片74161實(shí)現(xiàn)模24計(jì)數(shù)，從而產(chǎn)生從0000000011101000的24個(gè)狀態(tài)。具體電路如下圖所示： 圖 6設(shè)計(jì)思路：由圖5,只有在計(jì)數(shù)器記滿時(shí)，低位161的QD 和高位161的QA才滿足經(jīng)過(guò)與非門后為0，達(dá)到計(jì)數(shù)24自動(dòng)清0的功能，完成模24計(jì)數(shù)器。4花型控制電路 用161的輸出端和簡(jiǎn)單門電路控制194的S1，S2則直接接S1的非。SR和SL用194自身的輸出端進(jìn)行控制。設(shè)計(jì)思路：三種花型為：1.從左向右亮，從左向右滅。2. 從中間向兩邊亮，從中間向兩邊滅3.從右向左亮，從右向左滅。兩個(gè)194的真值表為： 低位194 高位194花型QAQBQCQDQAQBQCQD 1000000001

7、0001000110011001110111011111111011101110011001100010001 20000000000011000001111000111111011111111111001111100001110000001 30000000000010001001100110111011111111111111011101100110010001000 圖7 根據(jù)圖7，得出兩片194的S1,S0,SL,SR的真值表：低位194 高位194花型S1S0SRSLS1S0SRSL 1011X011X0X0X 210X1011XX00X 310X110X1X0X0圖 8由圖5，圖7

8、 ，圖 8.可以得出要實(shí)現(xiàn)以上三種花型的變化，則，低位194：S1=(低位161)QD +(高位161)QA S0=S1; SR=(低位 194)QD SL=(低位 184)QA高位 194：S1=(低位161)QD S0=S1; SR=(高位 194)QD SL=(低位 194)SL示意電路圖為：5、關(guān)鍵電路波形圖（1）基本CP脈沖產(chǎn)生電路波形圖（2）分頻電路波形圖6.總系統(tǒng)電路圖(下頁(yè))六 心得體會(huì)及分析: 1、體會(huì)在兩周的課程設(shè)計(jì)過(guò)程中，最重要的是要設(shè)計(jì)出一個(gè)好的原理圖，以節(jié)省為原則，用盡量少的器件實(shí)現(xiàn)所要求的功能。一個(gè)好的設(shè)計(jì)必須進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)，這樣的設(shè)計(jì)思路對(duì)以后錯(cuò)誤的排查，系統(tǒng)整體

9、的維護(hù)都有至關(guān)重要的作用。問(wèn)題最多的是電路板的連接。在連接電路板的過(guò)程中，芯片的布局成為了另一個(gè)重點(diǎn)。因?yàn)椴季植缓茫B線會(huì)出現(xiàn)交叉現(xiàn)象，影響美觀，對(duì)實(shí)際電路也有影響，可以按照事先做好的各個(gè)模塊逐個(gè)連接、排錯(cuò)，通過(guò)這種方式能獲得較好的電路布局，也利于檢查，大大減少了不必要的工作，從而提高了工作效率。在錯(cuò)誤檢查中，靈活的使用電表可以極大的提高排錯(cuò)的效率。此次實(shí)習(xí)有一個(gè)小插曲，在實(shí)際連線中，我發(fā)現(xiàn)我的電路可以再簡(jiǎn)化少用一個(gè)非門，對(duì)我的電路來(lái)說(shuō)就少用一個(gè)74LS04(因?yàn)槲矣昧似邆€(gè)非門，最后的一個(gè)非門用了一個(gè)片子)，我修改了電路連線，并且通過(guò)了老師檢驗(yàn)，可回來(lái)之后，經(jīng)過(guò)再三思量，又覺(jué)的最后那個(gè)非門沒(méi)辦

10、法少，現(xiàn)在怎么也做不到，所以我的實(shí)驗(yàn)報(bào)告比實(shí)際領(lǐng)的要多用一個(gè)片子，很是郁悶，有種騙過(guò)老師的感覺(jué)，此問(wèn)題我會(huì)再思考。2、分析： 此次兩周的課程設(shè)計(jì)實(shí)習(xí)， 使我認(rèn)識(shí)到具備扎實(shí)的理論知識(shí)是非常重要的，這一點(diǎn)在設(shè)計(jì)電路圖時(shí)得到了充分的證明。如果沒(méi)有扎實(shí)的理論基礎(chǔ)，就不能設(shè)計(jì)出好的電路，就會(huì)給以后的連線造成極大的不便，當(dāng)然，動(dòng)手能力也是非常重要的，只有兩者相結(jié)合，這樣在未來(lái)激烈的競(jìng)爭(zhēng)中，才能有一番作為。在實(shí)習(xí)期間，也發(fā)現(xiàn)知識(shí)掌握中的不足，使我在以后的學(xué)習(xí)中得以改正。經(jīng)過(guò)我多次參考、查閱有關(guān)書(shū)籍和資料，再通過(guò)自己的思考、成功的設(shè)計(jì)好了原理圖。然后在計(jì)算機(jī)上模擬成功了。但模擬成功，只能說(shuō)明理論成功，實(shí)踐就不

11、一定會(huì)成功。在連接電路板時(shí)，要非常的認(rèn)真仔細(xì)，一個(gè)插孔，一個(gè)線頭也不能馬虎，因?yàn)殄e(cuò)誤很可能發(fā)生在這些地方。布完線后，錯(cuò)誤可能還會(huì)很多，比如芯片沒(méi)插好，線沒(méi)接好，或由于疏忽導(dǎo)致線接錯(cuò)，忘了接線等等。還有很重要的是，布線一定要整齊，不能有絲毫的馬虎，線條最好不要重疊，交叉，更不能疊在芯片上，否則會(huì)產(chǎn)生電磁感應(yīng)；如果電路有問(wèn)題，檢查時(shí)一定先要斷電，以免燒毀器件。，特別是像發(fā)光二極管這樣的器件。接二極管時(shí)一定要用限流電阻，否則很容易燒壞。此外，在檢查錯(cuò)誤時(shí)，一定要養(yǎng)成先局部，后整體，分模塊逐步排查的方法。這種消除錯(cuò)誤的方法對(duì)我以后走上社會(huì)工作很重要。附錄（參考文獻(xiàn)）：數(shù)字電路邏輯設(shè)計(jì)（第三版） 王毓銀

12、主編 高等教育出版社數(shù)字電路與EDA實(shí)驗(yàn)教程 唐小華 楊懌菲等主編 科學(xué)出版社西安郵電學(xué)院課程設(shè)計(jì)過(guò)程考核表學(xué)生姓名 班級(jí)/學(xué)號(hào)承擔(dān)任務(wù)實(shí)驗(yàn)室（單位）電路與電子技術(shù)基礎(chǔ)教學(xué)部所在部門電子工程學(xué)院實(shí)施時(shí)間2011年 12 月5 日 2011年 12月16日具體內(nèi)容第一周周一：聽(tīng)老師講授數(shù)字電路的設(shè)計(jì)方法及需要注意的問(wèn)題；周二：選定題目，并設(shè)計(jì)電路，完成電路設(shè)計(jì)；周三：電路仿真；周四：領(lǐng)取元器件，開(kāi)始組裝電路；周五：組裝電路；第二周周一：組裝電路；周二：老師驗(yàn)收電路；周三：寫(xiě)實(shí)驗(yàn)報(bào)告；周四：寫(xiě)實(shí)驗(yàn)報(bào)告；周五：實(shí)驗(yàn)總結(jié)；指導(dǎo)教師（師傅）姓名朱旭花職務(wù)或職稱講師指導(dǎo)教師（師傅）對(duì)學(xué)生的評(píng)價(jià)學(xué)習(xí)態(tài)度 認(rèn)真 一般 不認(rèn)真學(xué)習(xí)紀(jì)律 全勤 偶爾缺勤 經(jīng)常缺勤實(shí)踐能力 很強(qiáng) 一般 較差指導(dǎo)教師（師傅）對(duì)學(xué)生專業(yè)知識(shí)或社會(huì)實(shí)踐能力等情況的意見(jiàn)指導(dǎo)教師（師傅）簽字 年 月 日 西安郵電學(xué)院課程設(shè)計(jì)成績(jī)鑒定表學(xué)生姓名班級(jí)/學(xué)號(hào)/進(jìn)行時(shí)間2010年 12月 5日 2010年