移位器型彩燈控制-答辯專用

1、電子技術(shù)綜合實驗電子技術(shù)綜合實驗 移位寄存器移位寄存器型彩燈型彩燈控制器控制器 電氣電氣1206 謝文強(qiáng)謝文強(qiáng) 1121200224一、設(shè)計任務(wù)一、設(shè)計任務(wù) 1要求采用移位寄存器設(shè)計一個彩燈控制器。 2要求三種變換花型。以某種節(jié)拍按一定規(guī)律改變彩燈的輸入電平值，控制彩燈的亮與滅，按預(yù)定規(guī)律顯示一定的花型?；ㄐ?：8路彩燈從左至右順次漸亮，全亮后逆序漸滅；循環(huán)兩次。 花型2：8路彩燈從中間到兩邊對稱地逐次漸亮，全亮后仍由中間到兩邊逐次漸滅；循環(huán)兩次。 花型3：8路彩燈分兩半，從左至右順次漸亮，全亮后則滅，循環(huán)三次?；ㄐ驼嬷当砣缦拢?三種花型先以慢節(jié)拍顯示一遍，再以快節(jié)拍顯示一遍，構(gòu)成一次大循環(huán)，

2、然后重復(fù)。當(dāng)然也可以相反。節(jié)拍順序編碼 QA QB QC QD QE QF QG QH花型1花型2花型301234567891011121314150 0 0 0 0 0 0 01 0 0 0 0 0 0 01 1 0 0 0 0 0 01 1 1 0 0 0 0 01 1 1 1 0 0 0 01 1 1 1 1 0 0 01 1 1 1 1 1 0 01 1 1 1 1 1 1 01 1 1 1 1 1 1 11 1 1 1 1 1 1 01 1 1 1 1 1 0 01 1 1 1 1 0 0 01 1 1 1 0 0 0 01 1 1 0 0 0 0 01 1 0 0 0 0 0 01

3、 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 00 0 0 1 1 0 0 00 0 1 1 1 1 0 00 1 1 1 1 1 1 01 1 1 1 1 1 1 11 1 1 0 0 1 1 11 1 0 0 0 0 1 11 0 0 0 0 0 0 10 0 0 0 0 0 0 01 0 0 0 1 0 0 01 1 0 0 1 1 0 01 1 1 0 1 1 1 01 1 1 1 1 1 1 1二二設(shè)計思路設(shè)計思路1、原理構(gòu)架節(jié)拍產(chǎn)生電路+選頻電路+編碼電路+彩燈電路+清零電路2、分模塊設(shè)計模塊器件節(jié)拍產(chǎn)生電路+選頻電路74LS161 編碼電路 邏輯門彩燈電路+清零電路74

4、LS194（1）節(jié)拍產(chǎn)生電路及選頻電路三種花型循環(huán)一次需要16*2+8*2+5*3=63個節(jié)拍，再加上清“0”一拍，共64拍。三種花型若先以慢節(jié)拍顯示一遍，再以快節(jié)拍顯示一遍，這樣構(gòu)成一次大循環(huán)共需128節(jié)拍。快慢節(jié)拍的時鐘電路框圖如圖3.1.2所示。節(jié)拍控制信號電路框圖3.1.3所示，節(jié)拍控制信號時序圖3.1.4所示。CP7=0時，移位脈沖CP為慢節(jié)拍CPL；CP7=1時，CP為快節(jié)拍CPH。所以能夠選擇快慢節(jié)拍的移位脈沖CP的表達(dá)式為：CP7的周期為128節(jié)拍?；谝陨戏治隹芍?，每64拍完成一次三種圖案的完整變換，并同時進(jìn)行選頻。因此，這里采用兩片74LS161來產(chǎn)生00000011111

5、1共64個節(jié)拍，用兩個時鐘脈沖信號來分別產(chǎn)生不同的頻率，另外用一片74LS161進(jìn)行選頻。 具體思路：（1）前兩片74LS161用于產(chǎn)生64節(jié)拍，并采用反饋清零法（異步清零），第一片芯片表示 低四位，其輸出端由低位到高位約定為CP1,CP2,CP3,CP4, 第二片芯片表示高兩位，其 輸出端由低位到高位約定為CP5,CP6。 （2）由于所選用的74LS161的時鐘脈沖端下降沿有效，且前兩片由于采用反饋清零法，每 64拍便會產(chǎn)生一個下降沿脈沖，因此，利用這個脈沖作為用于選頻的74LS161的時鐘 脈沖，因此用于選頻的74LS161的最低為輸出端便是128分頻，即CP7。 （3）前兩片用于計數(shù)的芯

6、片同步觸發(fā)，共用時鐘脈沖，共用清零信號。具體電路如下： 64拍產(chǎn)生+選頻電路（2）邏輯控制電路具體節(jié)拍數(shù)與兩片移位寄存器功能引腳的對應(yīng)關(guān)系如下：寄存器1寄存器2節(jié)拍狀態(tài)s1s0s右s左狀態(tài)s1s0s右s左花形11-4右移011x保持00 xx5-8保持00 xx右移011x9-12保持00 xx左移10 x013-16左移10 x0保持00 xx17-32重復(fù)1-16重復(fù)1-16花形233-36左移10 x1右移011x37-40左移10 x0右移010 x41-48重復(fù)33-40重復(fù)33-40花形349-52右移011x右移011x53置零11xx置零11xx54-58重復(fù)49-53重復(fù)49

7、-5359-63重復(fù)49-53重復(fù)49-5364清零xxxx清零xxxx約定約定ABCDEFCP6CP5CP4CP3CP2CP1化簡結(jié)果化簡結(jié)果寄存器寄存器1寄存器2s1ACD+AB+ACDEF+ACDEF+CDEs1ACD+ABCDEF+BCDEF+ABCDEs0ACD+ABs0CD+As右右1s右A+D+Bs左左Ds左0 根據(jù)74LS194的功能表及以上對應(yīng)關(guān)系，對移位寄存器功能引腳進(jìn)行編碼， 并利用multisim中邏輯變換器進(jìn)行化簡。具體邏輯電路： 控制信號實現(xiàn)電路 （3）彩燈實現(xiàn)電路及總清零電路彩燈實現(xiàn)電路： 兩片移位寄存器的功能引腳按照以上的編碼方式得出的結(jié)果進(jìn)行正確的連接。 兩片

8、移位寄存器與前述兩片計數(shù)器同步觸發(fā)，共同時鐘脈沖，共用清零信號。清零電路：按照任務(wù)書的要求，清零電路要實現(xiàn)以下功能：系統(tǒng)總清零，用啟動開關(guān)S控制?；ㄐ?每5拍清零一次。三種花型運(yùn)行一遍即第64拍時總清零一次。這里，為了善用芯片的管腳及電路實現(xiàn)的方便，對于清零電路，擅自做了以下改變。編碼時將花形3所要求的清零改為置零。三種花型運(yùn)行一遍即第64拍時總清零一次，此處避免另外設(shè)計微分電路，直接用共用節(jié)拍產(chǎn)生電路 的反饋清零信號。為實現(xiàn)手動清零，將開關(guān)控制的清零信號與反饋清零信號相“與”。 具體電路如下： 彩燈+清零電路（4）將以上三部分電路連接在一起，即為總電路?？傇韴D如下： 移位寄存器型彩燈控制電

9、路三、總結(jié)或結(jié)論三、總結(jié)或結(jié)論1.復(fù)雜電路分模塊化設(shè)計，便于理清思維，易于糾錯。2.多變量化簡問題，可以方便的用邏輯變換器實現(xiàn)，要善用所學(xué)知識，所掌握的軟件。3.本次實驗并沒有完全按照任務(wù)書上要求進(jìn)行設(shè)計，一方面是為了善用芯片，另一方面是為了簡化電路，還有一方面是因為對任務(wù)書上的微分電路不甚懂。所以只好另辟蹊徑。4.邏輯問題非常關(guān)鍵，如本設(shè)計中采用同步時序電路，所有芯片共用同一時鐘信號、同一清零信號，就是為了避免異步時序電路所帶來的不可估計的時延問題，這種問題在實物實驗中千變?nèi)f化，非常棘手，因此在原理圖設(shè)計時應(yīng)盡量避免。另外，在總清零電路中，由于計數(shù)器芯片和寄存器芯片共用同一時鐘信號，同一清零信號，所以第64拍的自動總清零環(huán)節(jié)是同步的，不會出現(xiàn)邏輯上的抵觸。但是，在增加手動系統(tǒng)總清零環(huán)節(jié)時，計數(shù)器與寄存器必須做到同時清零，絕不能僅對寄存器芯片清零，否則會出現(xiàn)與編碼不符的邏輯錯誤，因此總電路連接時對清零電路又進(jìn)行了改進(jìn)。 5.本次實驗雖說很容易上手，但也是花費(fèi)了很多時間才完成任務(wù)。其中的問題也相當(dāng)多，并非想象中那么容易，如上述的清零問題，模塊之間的連接問題，以及對微分電路