哈工大電工學(xué)實(shí)驗(yàn)自主設(shè)計(jì)

簡易彩燈控制器電子技術(shù)自主設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)報(bào)告

簡易彩燈控制器一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康蘑僬莆找莆患拇嫫鞯囊莆?、置位功能；掌握?jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)方法。②掌握TTL集成電路的設(shè)計(jì)方法。③掌握數(shù)字系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝和調(diào)試方法。二、設(shè)計(jì)任務(wù)設(shè)計(jì)一彩燈控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)彩燈的手動(dòng)控制和自動(dòng)循環(huán)控制，安裝調(diào)試電路、驗(yàn)證功能。原則上用發(fā)光二級(jí)管做彩燈，由于本實(shí)驗(yàn)條件有限，改用試驗(yàn)箱中的電平顯示替代。自動(dòng)控制循環(huán)的順序?yàn)椋翰薀魪淖蟮接覞u亮至全亮。彩燈從左到右漸滅至全滅。彩燈從右到左漸亮至全亮。彩燈從右到左漸滅至全滅。彩燈全亮。彩燈全滅。彩燈全亮。彩燈全滅。手動(dòng)控制單獨(dú)實(shí)現(xiàn)：在彩燈全部熄滅的情況下，彩燈從左到右漸亮至全亮。在彩燈全部熄滅的情況下，彩燈從右到左漸亮至全亮。在彩燈全部熄滅的情況下，彩燈全亮。在彩燈全部點(diǎn)亮的情況下，彩燈從左到右漸滅至全滅。在彩燈全部點(diǎn)亮的情況下，彩燈從右到左漸滅至全滅。在彩燈全部點(diǎn)亮的情況下，彩燈全滅。三、實(shí)驗(yàn)總體設(shè)計(jì)方案系統(tǒng)的循環(huán)原理框圖如下：移位寄存器電路移位寄存器電路8進(jìn)制計(jì)數(shù)器組合邏輯時(shí)鐘電路電平顯示8進(jìn)制分頻器彩燈的亮滅即為移位寄存器的輸出電平高低，輸出高電平則彩燈點(diǎn)亮，輸出低電平則彩燈熄滅；彩燈從左到右或從右到左的變化即是移位寄存器的左移、右移功能；全亮或全滅可由移位寄存器的并入功能實(shí)現(xiàn)。8種情況的轉(zhuǎn)換可由計(jì)數(shù)器的8種狀態(tài)（0到7）控制，每一種情況至少也要8個(gè)時(shí)鐘控制。時(shí)鐘電路眼睛要能分辨出以為狀態(tài)，時(shí)鐘頻率不能太高，應(yīng)在50Hz一下。用555定時(shí)器設(shè)計(jì)一個(gè)方波發(fā)生器，使其頻率在50Hz以下即可。這樣，電阻和電容的選擇可以通過計(jì)算得到。亦可直接用波形發(fā)生器得到。移位寄存器的連接電平顯示直接由移位寄存器的輸出端控制，需要一片移位寄存器?？紤]移位寄存器能左移、右移及并入，采用74LS194，讓其實(shí)現(xiàn)左移、右移、及并入（全1和全0）功能。8種情況的切換和移位寄存器的方式控制8種情況的切換可以通過一個(gè)8進(jìn)制的計(jì)數(shù)器實(shí)現(xiàn)，即每一個(gè)數(shù)對應(yīng)一種情況，切對應(yīng)移位寄存器的方式控制及移位、并入的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)在4個(gè)電平顯示之間移位，既讓計(jì)數(shù)器每一狀態(tài)保持4個(gè)時(shí)鐘，這也需要一個(gè)4進(jìn)制分頻器，用該分頻器的輸出控制前一計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)。用74LS161實(shí)現(xiàn)。四、理論分析或仿真分析結(jié)果雙向4位移位寄存器74LS194令RD=1則移位寄存器共有四種狀態(tài)，保持、左移、右移、并行輸入，這里我們需要后三種功能。對應(yīng)圖案計(jì)數(shù)器狀態(tài)（Q2Q1Q0移位寄存器方式（S1S0）移位數(shù)據(jù)（SLSR）并入數(shù)據(jù)（Sabcd）第（1）種00001X1X第（2）種00101X0X第（3）種010101XX第（4）種011100XX第（5）種10011XX1第（6）種10111XX0第（7）種11011XX1第（8）種11111XX0由表得知S1S0SLSRSabcd的邏輯表達(dá)式S1=Q1+Q2 S0=1+Q2 SL=0Q1 SR=01 Sabcd=0五、儀器設(shè)備名稱、型號(hào)芯片：74LS19474LS161（兩片）74LS0074LS20實(shí)驗(yàn)箱電阻電容六、實(shí)驗(yàn)電路圖七、詳細(xì)實(shí)驗(yàn)步驟及實(shí)驗(yàn)結(jié)果數(shù)據(jù)記錄根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求計(jì)算出實(shí)驗(yàn)電路；繪制電路圖；根據(jù)繪制的電路圖連接電路；將各接口連接上，開始實(shí)驗(yàn)；記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，判斷驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)是否成功。八、實(shí)驗(yàn)結(jié)論可以按照預(yù)定功能對彩燈進(jìn)行循環(huán)控制，實(shí)驗(yàn)成功！九、實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的問題及解決對策由于芯片有限，邏輯電路中的或非運(yùn)算無法一步實(shí)現(xiàn)，通過計(jì)算將其改為與非門的運(yùn)算，但這樣增加了使用74LS00芯片的數(shù)量。十、本次實(shí)驗(yàn)的收獲和體會(huì)、對電路實(shí)驗(yàn)室的意