数电课程设计彩灯循环控制器讲解

1、课程设计课程名称数字电子技术课程设计题目名称 彩灯循环控制器（花型B）学生学院材料与能源学院专业班级电子科学与技术2班学 号 3112007277学生姓名叶碧华指导教师潘运红2014年6月26日广东工业大学课程设计任务书题目名称彩灯循环控制器(花型B)学生学院材料与能源学院专业班级电子科学与技术2班姓名叶碧华学号3112007277一、课程设计的内容完成彩灯循环控制器的设计任务二、课程设计的要求与数据设计要求包括：1. 10路彩灯分别用10个发光二极管LO、L1.丄9模拟。2. 要求显示2种不同的花型：1) 10路彩灯按照先奇数次灯、后偶数次灯的顺序轮流点亮。2) 10路彩灯按照L0L1亮、L

2、1 L2亮、L2L3亮、L8L9的顺序轮流点亮。以上2种花型一直反复循环显示。3. 该控制电路设有启动和复位按钮。按下复位按钮，全部灯灭。按下启动按钮，彩灯开始 按上述规律变化。三、课程设计应完成的工作1. 利用各种电子器件设计篮球比赛计分器；2. 利用DE2板对所设计的电路进行验证；3. 总结电路设计结果，撰写课程设计报告。四、课程设计进程安排序号设计各阶段内容地点起止日期1Quartus II入门学习，熟悉设计流程实 2-214, 21211.122进一步学习Quartus II，讲解各设计任务及其要求， 分配设计任务实 2-214, 21211.123通过查阅资料，独立完成电路设计，提交

3、纸质电路 原理图草稿实 2-214, 21211.134在Quartus II和DE2板上实现设计实 2-214, 21211.14-165演示和验收实 2-214, 21211.15-166完成设计报告11.16-18五、应收集的资料及主要参考文献发出任务书日期：2012年11月12日指导教师签名:计划完成日期：2012 年11月12日基层教学单位责任人签章:主管院长签章:摘要此处填写本设计说明书的摘要，摘要是说明书内容的简短陈述，一般不超过 400 字。本次课程设计要求彩灯先奇数次后偶数次轮流点亮，最后按照L0L1, L1L2, L2L3- L8L9的顺序点亮，一个周期存在 19 种状态。

4、而本次设计的思路分为四个部分，第一部分为调整时钟脉 冲信号，通过74292分频器将DE2开发板上频率为50MHZ勺时钟脉冲信号降低为6HZ左右。 第二部分为计数电路，将 2 个 74160计数器接成 20 进制计数器，使其在一个周期里输出 20 个信号，对应彩灯变化的一个周期。第三部分为编码单元电路，利用 2 个 74154译码器和与 非门电路使其输出规律和彩灯变化规律相同。 第四部分为指示灯电路， 在与非门之后与 10 输 出相连接，作为指示灯电路，对应 DE2板上的十盏灯。关键词： 分频器，计数器，译码器，门电路。目录1 设计任务目的与要求 11.1 10路彩灯分别用 10个发光二极管 L

5、O、L1.丄9模拟 11.2 要求显示 2 种不同的花型 11.3 该电路设有启动和复位按钮 12 模块及其原理介绍 22.1 主要元器件模块 22.2 原理介绍 23 设计方案 33.1 设计框图 33.2 时钟脉冲信号调整 33.3 计数电路 43.4 编码单元电路 53.5 指示灯电路 63.6 总电路原理图 64 实验结果与数据分析 74.1 仿真实验结果 74.2 实验室实验结果 75 结论与问题讨论 85.1 设计总结 8参考文献 81 设计任务目的与要求1.1 10路彩灯分别用10个发光二极管LO、L1.丄9模拟1.2 要求显示 2 种不同的花型(1)10路彩灯按照先奇数次灯、后

6、偶数次灯的顺序轮流点亮。(2) 10路彩灯按照L0L1亮、L1 L2亮、L2L3亮、L8L9的顺序轮流点亮 以上 2 种花型一直循环显示。1.3 该电路设有启动和复位按钮 按下复位按钮，全部灯灭。按下启动按钮，彩灯开始按上述规律变化。2 模块及其原理介绍（设计中所用到的主要元器件模块及其工作原理介绍）2.1 主要元器件模块本次设计总电路由计数电路，编码单元电路，指示灯电路三个模块组成。主要元器件有 74292分频器， 74160计数器， 74154译码器，非门，与门，与非门。2.2 原理介绍计数电路主要元器件为 74160 计数器，为了适应指示灯状态要求，将两个 74160 计数器 接成 20

7、进制计数器，分别对应指示灯的 19 种状态和初始状态，再使计数循环。在编码单元 电路中，采用两个 4 线-16 线的 74154 译码器，译码器的每个输出端都对应一种状态，再根 据每种状态需求利用与非门将输出端与指示灯相连接。启动按钮控制时钟信号输入，复位按 钮控制计数器的置零端。3设计方案（描述你的软硬件设计思想，以及设计框图、流程图、原理图等）3.1设计框图本次设计总电路分计数电路，编码单元电路，指示灯电路三个模块，设计框图如图1.3.2时钟脉冲信号调整因为本次设计所用的DE2开发板上的时钟脉冲信号频率为50MHZ，肉眼无法识别，所以需要通过分频调整时钟信号频率。本次设计采用 74292分

8、频器分频，将频率降低2的23次方倍，输出的频率约为6HZ。电路图如图2所示： B H tl B B n II II M a (I B H II II B tl n B ri B T r a t r a a r i AlWV i hf r 八 4 -“ H d I-*1 t - -* - * JB -：；：；：；:;厂壬三厂；： r 1 1 r 1 r r r i e r ifrn i-F 1 1:WH3T ； WUd:r-:声氐“弋：:；iywjrgaaj j ;：; ; .4实验结果与数据分析（测试步骤、实验现象及数据分析）4.1仿真实验结果将总电路图用quartusll软件仿真的波形。测试

9、启动按钮及完整输出花型的波形如图7所示。测试复位按钮的波形如图8所示。njTnnTErmTTnTErmrcmTmrL；- - mrTrLTizro1rLTLZ. :bIgII_ j * j亠,-11i1I-i11-ji4-?iij11a11i11411411-11j m 1 F $1iI-1 -11-* 111.1I1111ri1i-i11I-jri1r1.!；.；Ii jI *4 Ii -i1 4I11I-1rJ11I1I*i1I11MiI1ijI|1dT h1根据仿真波形可知，按下启动按钮前，指示灯不亮。按下启动按钮，指示灯开始按照先奇数 次，后偶数次，最后从L0L1开始的两盏等轮流亮的规

10、律变化，在一个周期后，花型循环。按 下复位，全部灯灭，指示灯重新开始变化。符合设计要求。4.2实验室实验结果在实验室用DE2开发板检测后，实验结果与仿真波形相同。彩灯花型，启动按钮和复位按钮 经检测符合要求。5 结论与问题讨论（完成设计要求的程度、遇到的问题及解决办法、存在的不足及改进思路）5.1 设计总结 本次设计基本完成了设计要求，彩灯花型规律符合要求，复位按钮和启动按钮也正常发挥作 用。本次设计过程中也遇到了很多问题。一开始应该用什么芯片，怎么接都不知道，无从下手。 后来才通过查找资料慢慢地找到了思路，选择了计数器和译码器。后来就遇到怎么用计数器 显示 20种状态的问题，因为计数器只能数到 16，译码器也只有 16 个端口，通过翻看书本， 才发现了将 2个计数器接成 20进制计数器，将2个 74154译码器接成 5-32线译码器的方法。而一开始我们将译码器的输出端按顺序接出，忽略了 74160是BCD码的10进制计数器，仿真之后发现波形严重出错，后来尝试过用 74161 代替 74160，经过思考和讨论，最终决定通过 调整译码器的输出端纠正波形。在时钟脉冲上，一开始忽略了开发板上的脉冲频率是50MHZ，在实验室测试的时候发现根本看不出花型，最