西邮-彩灯-数电-课程设计

西安邮电学院数字电路课程设计报告书多路彩灯控制器学院名称：电子工程学院学生姓名：专业名称：电子科学与技术班 级： 0904实习时间：2011年12月5日 2011年12月16日题目：多路彩灯控制器一 、实验目的:1. 3.了解数字系统设计的基本思想和方法，学会科良好掌握数字电路课程所学的理论知识。2熟悉几种常用集成数字芯片，并掌握其工作原理，进一步 学会使用其进电路设计。 学分析和解决问题。4.培养认真严谨的学习态度和工作作风.2、 实验要求:1、 控制8路彩灯按预设的花型进行变换。2、花型种类不少于三种，花型自拟。3、分别用快慢两种节拍实现花型变换。4、会合理布线和调配，布线完成后会用万用表等工具来查找错误。三、使用元件:1、元件：器件个数器件个数555定时器1电阻100欧174LS194274LS00274LS161274LS041电阻 150k1电阻 5.1k1电容4.7微法1电容0.01微法174LS74174LS15112、 工具： 面包板 - 一个； 万用表 - 一个； 导线 - 若干； 钳子 - 一个。4、 总体方案的设计: 用两种不同节拍显示彩灯的花型。首先，确定电路主要由基本CP脉冲发生电路、分频电路、状态控制电路、花型控制电路四个模块构成。其中基本CP脉冲采用简单易行的555振荡器来实现，555振荡器所产生的信号经过一个D触发器分频，再用一个74151进行快慢节拍的选择。状态控制电路由两片74161构成，因为快慢变化循环一次需要48个节拍。该控制器共控制8路彩灯，由于只要求三种花型变化，故采用移位寄存器来组成彩灯控制电路。 基于以上设计思路，我想了一套设计方案： 三种花型先以慢节拍循环一次，再以快节拍循环一次，然后根据161和194的状态表来确定各个控制端的接法。 花型演示电路花型控制电路节拍控制电路时钟信号电路其主体框图为：图 1五单元电路设计方案。1. 基本CP脉冲发生电路用555定时器构成多谐振荡器，产生CP脉冲。具体电路如下图所示：图22分频电路 用D触发器实现CP脉冲的二分频，从而产生慢节拍。再分别将快慢节拍接入74151数据选择器的数据输入端，而地址端通过两个74161来控制，从而实现快慢节拍的变换。具体电路如下图所示：cp 图 3设计思路：U3为数据选择器，将二分频后的始终信号输入它的D1端，555产生的原始CP信号输入它的D0端。而它的地址输入端B,C都接0，根据模24计数器的真值表得出，将低位片的QD高位片的QA相与，接到一个D触发器的CP端，触发器的Q接到D端，Q端接到数据选择器的A端，这样A就是24计数周期1，0交替变化，从而实现快慢时钟信号的选择，即灯的快慢选择。电路图 4如下：图42个161芯片构成的模24同步计数器真值表： 低位161高位161序号QDQCQBQAQDQCQBQA1000000002000100003001000004001100005010000006010100007011000008011100009100000001010010000111010000012101100001311000000141101000015111000001611110000170000000118000100011900100001200011000121010000012201010001230110000124011100012510000001图 5注：因为为同步计数器，所以会有第25个状态，但作用时间极短，可以当做不存在，它的作用仅仅是判断计数器记满，通过与非门清0的作用。3状态控制电路用两片74161实现模24计数，从而产生从的24个状态。具体电路如下图所示： 图 6设计思路：由图5,只有在计数器记满时，低位161的QD 和高位161的QA才满足经过与非门后为0，达到计数24自动清0的功能，完成模24计数器。4花型控制电路 用161的输出端和简单门电路控制194的S1，S2则直接接S1的非。SR和SL用194自身的输出端进行控制。设计思路：三种花型为：1.从左向右亮，从左向右灭。2. 从中间向两边亮，从中间向两边灭3.从右向左亮，从右向左灭。两个194的真值表为： 低位194 高位194花型QAQBQCQDQAQBQCQD 10000000010001000110011001110111011111111011101110011001100010001 20000000000011000001111000111111011111111111001111100001110000001 30000000000010001001100110111011111111111111011101100110010001000 图7 根据图7，得出两片194的S1,S0,SL,SR的真值表：低位194 高位194花型S1S0SRSLS1S0SRSL 1011X011X0X0X 210X1011XX00X 310X110X1X0X0图 8由图5，图7 ，图 8.可以得出要实现以上三种花型的变化，则，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示意电路图为：5、关键电路波形图（1）基本CP脉冲产生电路波形图（2）分频电路波形图6.总系统电路图(下页)六 心得体会及分析: 1、体会在两周的课程设计过程中，最重要的是要设计出一个好的原理图，以节省为原则，用尽量少的器件实现所要求的功能。一个好的设计必须进行模块化设计，这样的设计思路对以后错误的排查，系统整体的维护都有至关重要的作用。问题最多的是电路板的连接。在连接电路板的过程中，芯片的布局成为了另一个重点。因为布局不好，连线会出现交叉现象，影响美观，对实际电路也有影响，可以按照事先做好的各个模块逐个连接、排错，通过这种方式能获得较好的电路布局，也利于检查，大大减少了不必要的工作，从而提高了工作效率。在错误检查中，灵活的使用电表可以极大的提高排错的效率。此次实习有一个小插曲，在实际连线中，我发现我的电路可以再简化少用一个非门，对我的电路来说就少用一个74LS04(因为我用了七个非门，最后的一个非门用了一个片子)，我修改了电路连线，并且通过了老师检验，可回来之后，经过再三思量，又觉的最后那个非门没办法少，现在怎么也做不到，所以我的实验报告比实际领的要多用一个片子，很是郁闷，有种骗过老师的感觉，此问题我会再思考。2、分析： 此次两周的课程设计实习， 使我认识到具备扎实的理论知识是非常重要的，这一点在设计电路图时得到了充分的证明。如果没有扎实的理论基础，就不能设计出好的电路，就会给以后的连线造成极大的不便，当然，动手能力也是非常重要的，只有两者相结合，这样在未来激烈的竞争中，才能有一番作为。在实习期间，也发现知识掌握中的不足，使我在以后的学习中得以改正。经过我多次参考、查阅有关书籍和资料，再通过自己的思考、成功的设计好了原理图。然后在计算机上模拟成功了。但模拟成功，只能说明理论成功，实践就不一定会成功。在连接电路板时，要非常的认真仔细，一个插孔，一个线头也不能马虎，因为错误很可能发生在这些地方。布完线后，错误可能还会很多，比如芯片没插好，线没接好，或由于疏忽导致线接错，忘了接线等等。还有很重要的是，布线一定要整齐，不能有丝毫的马虎，线条最好不要重叠，交叉，更不能叠在芯片上，否则会产生电磁感应；如果电路有问题，检查时一定先要断电，以免烧毁器件。，特别是像发光二极管这样的器件。接二极管时一定要用限流电阻，否则很容易烧坏。此外，在检查错误时，一定要养成先局部，后整体，分模块逐步排查的方法。这种消除错误的方法对我以后走上社会工作很重要。附录（参考文献）：数字电路逻辑设计（第三版） 王毓银主编 高等教育出版社数字电路与EDA实验教程 唐小华 杨怿菲等主编 科学出版社西安邮电学院课程设计过程考核表学生姓名 班级/学号承担任务实验室（单位）电路与电子技术基础教学部所在部门电子工程学院实施时间2011年 12 月5 日 2011年 12月16日具体内容第一周周一：听老师讲授数字电路的设计方法及需要注意的问题；周二：选定题目，并设计电路，完成电路设计；周三：电路仿真；周四：领取元器件，开始组装电路；周五：组装电路；第二周周一：组装电路；周二：老师验收电路；周三：写实验报告；周四：写实验报告；周五：实验总结；指导教师（师傅）姓名朱旭花职务或职称讲师指导教师（师傅）对学生的评价学习态度 认真 一般 不认真学习纪律 全勤 偶尔缺勤 经常缺勤实践能力 很强 一般 较差指导教师（师傅）对学生专业知识或社会实践能力等情况的意见指导教师（师傅）签字 年 月 日 西安邮电学院课程设计成绩鉴定表学生姓名班级/学号/进行时间2010年 12月 5日 2010年1