數(shù)電課程設(shè)計(jì)四路彩燈

一﹑設(shè)計(jì)總體思路和設(shè)計(jì)原理〔1〕設(shè)計(jì)總體思路據(jù)任務(wù)書(shū)要求，彩燈顯示要分為三個(gè)節(jié)拍在第一節(jié)拍時(shí)，從左邊第一個(gè)彩燈到第四個(gè)彩燈依次亮起，即四路輸出Q1至Q4依次為1。在第二個(gè)節(jié)拍里，彩燈從右至左依次熄滅，即四路輸出Q4至Q1依次為0。第三個(gè)節(jié)拍時(shí)四彩燈同亮同暗兩次，即彩燈同時(shí)輸出“1”﹑“0”兩次。根據(jù)其亮滅持續(xù)時(shí)間為1秒的要求，可以確定需要一個(gè)脈沖發(fā)生器，并要求其周期為1s，即頻率為1Hz?！?〕設(shè)計(jì)原理題目要求三個(gè)節(jié)拍，設(shè)計(jì)為一個(gè)分頻器和一個(gè)計(jì)數(shù)器單元。那么按照要求設(shè)計(jì)為計(jì)數(shù)器計(jì)三次數(shù)一循環(huán)。即計(jì)數(shù)器計(jì)三次數(shù)，每次為四秒，然后計(jì)數(shù)器清零循環(huán)。于是設(shè)計(jì)為一個(gè)分頻器，使用74LS161對(duì)秒脈沖進(jìn)行四分頻，然后輸入到計(jì)數(shù)器中。而計(jì)數(shù)器同樣使用74LS161，其初始值為0。那么從分頻器中來(lái)到第三個(gè)脈沖時(shí)對(duì)計(jì)數(shù)器清零。即計(jì)數(shù)器的循環(huán)計(jì)的數(shù)為0000B、0001B、0010B。使用到的器件為：兩片74LS161和一個(gè)反相器。其次，對(duì)于位移器按照題目要求：在第一節(jié)拍時(shí)，使第一路彩燈先點(diǎn)亮，接著第二，第三，第四路彩燈點(diǎn)亮。第二節(jié)拍時(shí)，使第四路彩燈先滅，然后使第三，第二，第一路彩燈滅。第三節(jié)拍時(shí)，閃亮兩次。首先向右移，并且一直向右移1。然后是向左移，同理一直向左移1。最后要求值四次數(shù)，值數(shù)D0~D3分為1111、0000、1111、0000。值數(shù)的間隔為一秒。根據(jù)要求，采用74LS194作為位移器。第一節(jié)拍時(shí)，右移：S0和S1分別接入1和0。第二節(jié)拍時(shí)，左移：S0和S1分別接入0和1。第三節(jié)拍時(shí)，值數(shù)S0和S1分別接入1和1。而在計(jì)數(shù)器上對(duì)應(yīng)輸出的數(shù)分別為00、01、10。根據(jù)提供器件和要求，那么用一些門(mén)電路組成一個(gè)計(jì)數(shù)器輸出數(shù)的加1的加法器。使用到器件為：一片74LS194、一個(gè)與門(mén)、一個(gè)或門(mén)和一反向器。最后是彩燈局部根據(jù)題目要求和位移器74LS194的輸出特征，將用四個(gè)彩燈共陰極的連接方式。陽(yáng)極分別連接74LS194的輸出端Q0、Q1、Q2、Q3。使用到得器件為：四個(gè)二極管。二、框圖和總電路設(shè)計(jì)〔1〕框圖移位計(jì)數(shù)器74LS194移位計(jì)數(shù)器74LS19412進(jìn)制分頻計(jì)數(shù)器多諧振蕩器彩燈顯示輸出12進(jìn)制環(huán)控制器圖1系統(tǒng)設(shè)計(jì)框圖〔2〕總電路圖2系統(tǒng)總電路三、單元電路設(shè)計(jì)〔1〕電路所用各芯片a、計(jì)數(shù)器74LS161此單元用于電路的計(jì)數(shù)，當(dāng)脈沖變化時(shí)，實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的計(jì)數(shù)74161功能表74ls161引腳圖與管腳功能表資料74LS161是常用的四位二進(jìn)制可預(yù)置的同步加法計(jì)數(shù)器，他可以靈活的運(yùn)用在各種數(shù)字電路，以及單片機(jī)系統(tǒng)種實(shí)現(xiàn)分頻器等很多重要的功能，：

<74ls161引腳圖>管腳圖介紹：

時(shí)鐘CP和四個(gè)數(shù)據(jù)輸入端P0~P3

清零/MR

使能CEP，CET

置數(shù)PE

數(shù)據(jù)輸出端Q0~Q3

以及進(jìn)位輸出TC.(TC=Q0·Q1·Q2·Q3·CET)輸入輸出CRCPLDEPETD3D2D1D0Q3Q2Q1Q00ФФФФФФФФ00001↑0ФФdcbadcba1↑10ФФФФФQ3Q2Q1Q01↑1Ф0ФФФФQ3Q2Q1Q01↑111ФФФФ狀態(tài)碼加1

<74LS161功能表>從74LS161功能表功能表中可以知道，當(dāng)清零端CR=“0”，計(jì)數(shù)器輸出Q3、Q2、Q1、Q0立即為全“0”，這個(gè)時(shí)候?yàn)楫惒綇?fù)位功能。當(dāng)CR=“1”且LD=“0”時(shí)，在CP信號(hào)上升沿作用后，74LS161輸出端Q3、Q2、Q1、Q0的狀態(tài)分別與并行數(shù)據(jù)輸入端D3，D2，D1，D0的狀態(tài)一樣，為同步置數(shù)功能。而只有當(dāng)CR=LD=EP=ET=“1”、CP脈沖上升沿作用后，計(jì)數(shù)器加1。74LS161還有一個(gè)進(jìn)位輸出端CO，其邏輯關(guān)系是CO=Q0·Q1·Q2·Q3·CET。合理應(yīng)用計(jì)數(shù)器的清零功能和置數(shù)功能，一片74LS161可以組成16進(jìn)制以下的任意進(jìn)制分頻器。b、置數(shù)單元74LS194此單元用于彩燈的置數(shù)，當(dāng)脈沖變化時(shí)，確保置數(shù)以實(shí)現(xiàn)彩燈的控制74LS194功能表c、相應(yīng)門(mén)電路此門(mén)電路用于實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的邏輯函數(shù)〔2〕循環(huán)控制電路〔3〕把戲彩燈輸出電路四、安裝﹑調(diào)試步驟第一，對(duì)工具和元件等仔細(xì)的檢查，看是否有損壞或缺失。了解試驗(yàn)箱的個(gè)功能模塊。對(duì)于要使用的模塊檢查是否有損壞，要求熟悉掌握要使用的功能模塊。檢查各元器件引腳是否缺失或損壞，對(duì)所有的導(dǎo)線(xiàn)進(jìn)行檢測(cè)，剔除以壞了的導(dǎo)線(xiàn)。對(duì)所有領(lǐng)取的器件進(jìn)行整理。第二，檢測(cè)完元器件后，對(duì)各小的模塊的安裝位置合理把握安排。合理安排各元器件安裝的位置，導(dǎo)線(xiàn)安插的位置。然后開(kāi)始安裝芯片及連線(xiàn)，要按照先小模塊、后大模塊再整體的原那么進(jìn)行安裝調(diào)試。首先可連接秒脈沖模塊，安裝完畢后利用發(fā)光二極管進(jìn)行檢查。然后安裝分頻模塊，同樣利用發(fā)光二極管進(jìn)行檢查。再對(duì)循環(huán)模塊進(jìn)行連接，也可以將Q3~Q0連接到二極管進(jìn)行檢查電路連接的正確性。最后連接好最為重要的循環(huán)位移模塊。對(duì)于循環(huán)右移模塊的連接可先只連接好位移的局部，檢查一個(gè)周期內(nèi)是否正常。再連接加1加法器局部和計(jì)數(shù)器的清零連接。由于面包板和線(xiàn)路的老化，導(dǎo)致接觸不良的問(wèn)題，所以在連接的時(shí)候一定要做到接好一個(gè)模塊檢查好一個(gè)模塊。切勿整體連接好后在來(lái)查看效果。最后連接好后，檢查是否完成預(yù)期的要求。重新斷電后，再翻開(kāi)，看是否仍正常。第四，完成接線(xiàn)并實(shí)現(xiàn)所有的功能后，找老師檢查驗(yàn)收。老師驗(yàn)收檢查正常完成后，就可以撤除芯片與導(dǎo)線(xiàn)了。在撤除芯片時(shí)一定小心。切不可使用蠻力拔除，以防止弄斷芯片的引腳。整理好所有器件后歸還好器件。五、故障分析和電路改良由于面包板和線(xiàn)路的老化，導(dǎo)致接觸不良的問(wèn)題和接線(xiàn)失誤等認(rèn)為因素必然會(huì)導(dǎo)致一些故障。對(duì)于故障是不可防止的，所以就需要我們耐心的排除故障。對(duì)于我們的情況而言，在連接的時(shí)候一個(gè)一個(gè)模塊的連接，接好一個(gè)模塊檢查好一個(gè)模塊是十分重要的。也是減少故障的最有效的方法。在接線(xiàn)時(shí)切勿為了貪圖快速就整體連接好后，再來(lái)查看效果檢查故障。往往電路會(huì)出現(xiàn)許多不可預(yù)料的故障和接線(xiàn)的錯(cuò)誤。而且在最后連接好后，要反復(fù)檢查是否完成預(yù)期的要求。做一個(gè)長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行，以查看是否有錯(cuò)誤。由于第一次搞這設(shè)計(jì)，也是第一次接觸這試驗(yàn)箱。所以第一次接好線(xiàn)實(shí)驗(yàn)成功后沒(méi)有輕放箱子。第二天的時(shí)候，由于線(xiàn)沒(méi)有接緊，所以有的線(xiàn)已經(jīng)掉了，實(shí)驗(yàn)總是出現(xiàn)問(wèn)題。所以只有把線(xiàn)拔掉。重新接線(xiàn)。這次我們小心仔細(xì)的把每一根線(xiàn)都接好、接緊。經(jīng)過(guò)細(xì)心的接線(xiàn)。終于又一次接好了。并且實(shí)驗(yàn)成功。所以我們要做到重新斷電后，再翻開(kāi)，看是否仍正常。檢查時(shí)一定要仔細(xì)認(rèn)真、沉著冷靜，不可貪快、急躁。六、總結(jié)與體會(huì)將近兩周的課程設(shè)計(jì)終于完了。剛開(kāi)始的時(shí)候，拿到題目就一直在想這個(gè)題目真難。但是設(shè)計(jì)總得完成啊，我和同組同學(xué)一起去網(wǎng)上，書(shū)上資料，經(jīng)過(guò)我們不懈努力。終于把設(shè)計(jì)的框圖完成了。接下來(lái)就是設(shè)計(jì)電路了，依樣畫(huà)葫蘆，同樣去網(wǎng)上，書(shū)上搜索找各芯片的功能。終于把電路設(shè)計(jì)好了。然后領(lǐng)試驗(yàn)箱接線(xiàn)，接線(xiàn)看起來(lái)簡(jiǎn)單。其實(shí)其中要很多耐心。剛拿到箱子想接線(xiàn)是小菜一碟了。翻開(kāi)箱子迅速把弄起來(lái)。線(xiàn)一下子就接好了。然后收好箱子休息。但是由于面包板和線(xiàn)路的老化。第二天翻開(kāi)箱子看的時(shí)候，發(fā)現(xiàn)那些彩燈不聽(tīng)話(huà)了。我們只能一根一根線(xiàn)的進(jìn)行檢查。費(fèi)了老半天，終于明白是線(xiàn)接觸不良。由于我們接線(xiàn)太輕松，有的線(xiàn)沒(méi)有接好，所以導(dǎo)致接觸不良。然后我們把線(xiàn)全拔掉，沉著，仔細(xì)，認(rèn)真的再把線(xiàn)再重新接一遍。一根根的線(xiàn)插緊。經(jīng)過(guò)這次課程設(shè)計(jì)讓我明白了我們的動(dòng)手能力還有待提高，本來(lái)本科生大局部學(xué)的就是理論知識(shí)，動(dòng)手能力比擬差。從這次我們重新接一次線(xiàn)就可以看出，我們動(dòng)手能力還不夠仔細(xì)，認(rèn)真，沉著。所以我們應(yīng)該用沉著，認(rèn)真，仔細(xì)來(lái)接待以后的每一次動(dòng)手。附錄元器件使用清單：74LS1941片74LS1611片74LS001片74LS041片74LS321片LED二極管4個(gè)試驗(yàn)箱1個(gè)面包板1塊導(dǎo)線(xiàn)假設(shè)干

參考文獻(xiàn)1、《電子線(xiàn)路設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)、測(cè)試》〔第二版〕華中理工大學(xué)出版社謝自美主編2、《新型集成電路的應(yīng)用》---------電子技術(shù)根底課程設(shè)計(jì)華中理工大學(xué)出版社梁宗善主編3、《電子技術(shù)根底實(shí)驗(yàn)》高等教育出版社-------------陳大欽主編電氣與信息工程系課程設(shè)計(jì)評(píng)分表項(xiàng)目評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)方案的合理性與創(chuàng)造性硬件制作或軟件編程完成情況*硬件制作測(cè)試或軟件調(diào)試結(jié)果*設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)質(zhì)量設(shè)計(jì)圖紙質(zhì)量辯論匯報(bào)的條理性和獨(dú)立見(jiàn)解辯論中對(duì)所提問(wèn)題的答復(fù)情況完成任務(wù)的情況獨(dú)立工作能力組織紀(jì)律性〔出勤率〕綜合評(píng)分