广工彩灯循环控制器(花型A)数电课程设计报告书(最新)

1、课课 程程 设设 计计 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 A） 学生学院 材料与能源学院 专业班级 学 号 学生姓名 指导教师 潘运红 2015 年 6 月 9 日II广东工业大学课程设计任务书广东工业大学课程设计任务书题目名称彩灯循环控制器（A 型）学生学院材料与能源学院专业班级13 电材 1 班姓 名张宏俊学 号3113007322一、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 L0、L1.L9 模拟。2. 要求显示 2 种不同的花型： 1） 10 路彩灯按照 L0、L1.L9

2、的顺序轮流点亮。 2） 10 路彩灯按照 L0L9、L1L8、L2L7、L3L6、L4L5 的顺序依次点亮，然后按相反的顺序依次灭掉。 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。III三、课程设计应完成的工作1. 利用各种电子器件设计彩灯循环控制器； 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

3、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11.16-18IV摘 要本设计是这次的课程设计主要是用计数器来实现的，这个彩灯循环控制电路的实质就是要产生一系列有规律的组合顺序，然后通过一个数码管将数字显示出来。这里的方法是列出每个输出所需要的各个阶段的脉冲，把这些脉冲信号写成二进制数再列出真值表，最后转化成电路图。 而这次的内容还包括分

4、电路图的整合，使这个彩灯循环显示器能够按照要求依次输出所需花型。为了实现这个花型交替循环转换的功能，在设计的时候巧妙地应用了 JK 触发器，以每十个脉冲一次翻转来实现花型的转换。 关键词：彩灯循环 计数器 译码器 触发器V目 录1 设计任务目设计任务目的的与要求与要求.11.1 设计的目的.21.2 设计的要求.22 模块及其原理介绍模块及其原理介绍.22.1 时钟发生器.22.2 计数器.22.3 译码器.22.4 显示器.22.5 控制器.23 设计方设计方案案.33.1 设计思想和方案.33.2 原理框图.33.3 设计的流程图.34 实验结果与数据分析实验结果与数据分析.44.1 测试

5、步骤及实验现象.45 结论与问题讨论结论与问题讨论.55.1 完成设计要求的程度.55.2 遇到的问题及解决方法.55.3 存在的不足及改进思路.55.4 心得体会.5参考文献参考文献.6附录（附录（总总电路图）电路图）.611 设计任务目的与要求设计任务目的与要求1.1 设计的目的 通过这次课程设计，锻炼学生独立设计数字逻辑的能力和独立解决问题的能力，并使学生熟悉 EDA 开发的流程，为以后学习、工作打下基础，以及提供设计开发的宝贵经验。在 DE2 板上进行开发，可充分的发挥自己的创新能力。1.2 设计的要求一：要求学生独立分析并完成整个任务，包括设计方案、仿真修改、演示和验收。1. 要求显

6、示 2 种不同的花型，并且使之一直反复循环显示： 1） 10 路彩灯按照 L0、L1.L9 的顺序轮流点亮。 2） 10 路彩灯按照 L0L9、L1L8、L2L7、L3L6、L4L5 的顺序依次点亮，然后按相反的顺序依次灭掉。2. 要求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。二：对本次设计要有个总结，提交报告说明书。此有利于提高学生的条理性，并能增强学生的整理、总结设计的能力，2 模块及其原理介绍模块及其原理介绍2.1 时钟发生器：利用 DE2 板上 50MHz 的时钟，用计数器 74292 作分频器对系统时钟进行分频，产生 100Hz的脉冲

7、。2.2 计数器：用 74160 十进制计数器和 JK 触发器构成二十进制计数器。22.3 译码器：用 2 个 7445 四线-十线译码器对脉冲进行译码输出到显示单元中。2.4 显示器：用 10 个 LED 灯把输出的花型在 DE2 板上展示出来。2.5 控制器：控制模块由一个启动开关和一个复位按钮组成，用来完成电路的启动以及复位功能。3 设计方案设计方案3.1 设计思想与方案（1）用 74292 把时钟信号分频使之成为 100Hz。（2）用 74160 十进制计数器和一个 JK 触发器组合成二十进制计数器。（3）用 2 个 4 线-10 线译码器对计数器的输出进行译码。为了让彩灯展示出所要求

8、的花型，可以列出如下表格LED 灯编号每次循环时使灯亮的脉冲0第 1、11-19 个脉冲1第 2、12-18 个脉冲2第 3、13-17 个脉冲3第 4、14-16 个脉冲4第 5、15 个脉冲5第 6、15 个脉冲6第 7、14-16 个脉冲7第 8、13-17 个脉冲8第 9、12-18 个脉冲9第 10、11-19 个脉冲最后将对应的信号接入十盏 LED 灯既能使之完成花型彩灯的展示。33.1 原理框图 50MHz 信号输入信号输入74292实实现现时时钟钟发发生生器器74160和和 JK触发触发器实器实现二现二十进十进制计制计数器数器100Hz时钟信号时钟信号启动开关启动开关两两片片4

9、 线线-10线线译译码码器器实实现现译译码码功功能能复位开关复位开关LED灯灯实实现现彩彩灯灯花花型型循循环环功功能能43.1 设计的流程图把实际问题抽象化，定整体框架与实现方案遵循自顶向下的思想，把整体方块模块化，分四大模块，各个击破时钟发生器显示器和控制器译码器计数器 数字逻辑化状态转换图电路卡诺图状态方程驱动方程逻辑图，分别上机调试，最后确定总图输出54 实验结果与数据分析实验结果与数据分析4.1 测试步骤与实验现象1）按下启动按钮，10 路彩灯按照顺序依次亮起，一个循环（即十个脉冲后），10 路彩灯按照 L0L9、L1L8、L2L7、L3L6、L4L5 的顺序依次点亮，然后按相反的顺序

10、依次灭掉。再次按下启动按钮，彩灯停止在当前状态。再次按下启动按钮彩灯继续刚才状态运行。2）按下复位按钮，全灯灭，脉冲清零，彩灯重新开始按照上述花型循环。5 结论与问题讨论结论与问题讨论5.1 完成设计要求的程度 本设计完成了基本要求的所有功能。5.2 遇到的问题及解决方法1) 使用大量的逻辑门导致布线繁多，容易眼花看错。解决方法：每个芯片间留足够大的空间，用来放置导线，避免导线交叉重合。2) 4 线-10 线译码器没有像 74138 这样的 G1、G2，控制 2 片 4 线-10 线译码器成了问题。解决方法：把 4 线-10 线译码器的输出和 JK 触发器的输出用或非门连接起来，利用 JK 触

11、发器的两个输出来控制 4 线-10 线译码器，巧妙的改成二十进制5.3 存在的不足及改进思路存在的不足：逻辑门使用过多而导致线路繁多，在没有解释的情况下不容易看出电路的原理框架。改进思路：如果用 3 线-8 线的 74138 能使逻辑门减少一些，但需要四个译码器才能完成电路。可以尝试找一下带有 G1、G2 的 4 线-10 线或 4 线-16 线译码器，就能使芯片少，线路简单。65.4 心得体会在这次的课程设计中，不仅检验了我所学习的知识，也培养我从计划、理论、试验、检验、总结这几个角度去完成一件事。在设计过程中，我和同学们相互探讨，相互学习，相互监督。学会了合作，学会了理解。 课程设计是我们专业课程知识综合应用的实践训练，从理论方案到实际验证，必须掌握了系统设计理念与方法。通过这次彩灯循环控制器的电路设计，本人在多方面都有所提高，同时各科相关的课程都有了全面的复习，独立思考的能力也有了提高。在这次设计过程中，体现出自己单独设计电路的能力以及综合运用知识的能力，体会了学以致用、突出自己劳动成果的喜悦心情，从中发现自己平时学习的不足和薄弱环节，从而加以弥补。 数电课程设计，不仅让我们的知识更加牢固，还让我意识到我们所学的知识可以与生活紧密的联系起来。