燕山大学_EDA_课程设计_循环彩灯控制

1、燕 山 大 学 课 程 设 计 说 明 书燕山大学课 程 设 计 说 明 书题目： 彩色信号灯循环控制 学院（系）： 电气工程学院 年级专业： 10电力四班学 号： 100103030181 学生姓名： 金琳 指导教师： 张强、吕宏诗 教师职称： 实验师 实验师 燕山大学课程设计（论文）任务书院（系）：电气工程学院 基层教学单位：电子实验中心 学 号100103030181学生姓名金琳专业（班级）10级电力四班设计题目彩色信号灯循环控制设计技术参数控制一组3×3指示灯的显示方式如下：L17至L9按顺序依次点亮至全亮，接着L13灭L10、L12、L16、L14一起灭L9、L15、L17

2、、L11一起灭。循环。显示间隔为1s和2s可调具有暂停和重启功能设计要求控制“彩色信号指示灯L9-L17”用时钟频率控制显示间隔用拨码开关设置功能键工作量学会使用Max+PlusII软件和实验箱；独立完成电路设计，编程下载、连接电路和调试；参加答辩并书写任务书。工作计划1. 了解EDA的基本知识，学习使用软件Max+PlusII，下发任务书，开始电路设计；2. 学习使用实验箱，继续电路设计；3. 完成电路设计；4. 编程下载、连接电路、调试和验收；5. 答辩并书写任务书。参考资料数字电子技术基础.常丹华主编.高等教育出版社.EDA课程设计B指导书.指导教师签字 基层教学单位主任签字说明：此表一

3、式四份，学生、指导教师、基层教学单位、系部各一份。年 月 日 目 录一、设计说明41.1 设计思路41.2 模块介绍41.4 循环控制模块的电路原理图41.3 真值表及功能分析6二、电路原理图82.2控制电路的电路原理图82.3总设计原理图9三、波形仿真图 93.1 总体电路的波形仿真图 10四、管脚锁定及硬件连线 114.1输入信号的管脚锁定及硬件连线 114.2 输出信号的管脚锁定及硬件连线 11五、心得体会 13参考文献 13一、设计说明1.1 设计思路控制一组3×3指示灯的显示方式如下：L17至L9按顺序依次点亮至全亮，接着L13灭L10、L12、L16、L14一起灭L9、L

4、15、L17、L11一起灭。循环。为了实现所规定的要求，设计思路为：将要求分为两步，首先将L17至L9按顺序依次点亮至全亮，本步骤可由移位寄存器的移位置数功能，将两片74194进行进位连接，给予第一片SRSI一个高电平后，移位计数器向右依次移动发出高电平使L19至L9依次点亮至全亮;接下来使用第三片74194向右移位发出低电平，通过与门的逻辑运算分三次熄灭所有彩灯，此时CLRN信号清零所有芯片，循环进入下一周期。通过对设计要求的分析，可以得出如下结论和相应的解决方案：1、通过将两片74194移位寄存器的级联以及一片D触发器实现对右移位数的扩展，将三片接入同一时钟信号；2、为了实现对彩灯的分组清

5、零，设计时应采用与门实现对输出口的控制作用；3、第三片74194通过L9的高电平触发移位，L9为低电平时输出端为零导致“与”逻辑运算后L17至L9始终为低电平状态，为了解决这一问题，采用三组反相器与第三片移位寄存器输出端口相联实现对逻辑的纠正；4、在整个周期中，L10和L12、L16和L14的亮灭状况始终相同，为了减小电路的复杂度，将L10和L12、L16和L14的选择线分别连接；5、设计逻辑门电路实现变频功能。1.2 模块介绍1.2.1 循环控制模块本实验包含13个状态的循环控制，通过移位寄存器的位移实现对L17至L9的控制循环控制模块示意图如图1_1所示：1.2.2 变频控制模块分别接入C

6、LK1与CLK2两个所需的时钟信号，SW1为变频开关，当SW1为高电平时，通过一反相器屏蔽CLK1输入，并且导通CLK2信号，将其输入外电路；当SW1为低电平时，屏蔽SW2信号，通过反相器导通SW1，将CLK1信号导出。1.2.3 控制清零使用一片74194移位寄存器，L9为高电平时，给出一高电平输出给74194的SRSI，在下一脉冲周期74194输出端将依次出现高电平，通过反相器使彩灯分为三组依次熄灭。该模块的电路原理图如图1-3所示：图1-3 控制电路示意图1.3 真值表及功能分析1.3.1 74194的真值表及功能分析74194是最常见的4位集成双向移位寄存器，其内部主要由4个边沿D触发

7、器构成。它功能全面，具有并行、串行输入，并行串行输出的功能。此外，数据具有双向移动的能力，既可以自左向右串行移动，又可以自右向左串行移动。输入输出实现的操作CLRNS1S0CLKSLSISRSIABCDQAQBQCQD0XXXXXXXXX0000复位100XXXXXXXQA*QB*QC*QD*保持110011XX10XXXXXXXX10QA*QA*QB*QB*QC*QC*右移，SRSI为串行输入，QD为串行输出1111001OXXXXXXXXXXQB*QB*QC*QC*QD*QD*10左移，SLSI为串行输入，QA为串行输出111XXABCDABCD置数，即并行输入表1-1 74194真值表1

8、.3.2 边沿D触发器真值表及功能分析当CLK处于上升沿时，且D端输入为高电平时，触发器处于置一状态，由于当触发器接到高电平时时钟信号已经过了上升沿，在下一个时钟周期的上升沿D触发器的输出端将出现高电平点亮L9。CLKDQQ*功能XXXQ保持000置0010101置1111表1-2 边沿D触发器的真值表1.3.3 电路各状态的真值表根据电路的工作特点，可得电路各状态的真值表茹下图表示（其中，其中共有TO至T12共13个状态，态1为灯亮，状态0为灯灭）灯T0T1T2T3T4T5T6T7T8T9T10T11T12L17011111111111OL160011111111100L1500011111

9、11110L140000111111100L130O00011111010L120000001111100L110O00000111110L100O00000011100L90000000001110二、电路原理图2.1 变频器模块的电路原理图变频器电路原理图如图2-1所示CLK1与CLK2均受到SW1的控制，SW1为高电平时输出CLK2，SW1为低电平时，输出CLK1.变频模块的电路原理图2.2 总设计原理图图2-4 总设计原理图三、波形仿真图3.1总体电路的波形仿真图图3-2.3 总体电路L17L9状态波形仿真图四、管脚锁定及硬件连线4.1输入信号的管脚锁定及硬件连线本设计的输入信号为1H

10、z,2Hz的时钟信号，通过逻辑电路实现变频控制。CLK1管脚锁定为pin74,CLK2管脚锁定为71，KAIGUAN锁定为pin53，SW1锁定为pin464.2 输出信号的管脚锁定及硬件连线输出信号共有9条，如图所示：输出端各管脚锁定情况如下： 共14页 第 5 页L17pin196 L16 pin 193 L15 pin 191 L14pin189L13pin 179 L12 pin 176 L11 pin 195 L10pin192L9pin190五、 心得体会这次课程设计，我所做的是循环彩灯的控制，这次课程设计我的数电知识得到了很深的巩固，激起了我对数字电路设计的极大的兴趣。在设计的过

11、程中得到了指导老师和同学的帮助和启发，本次内容有我自己独立完成，大大提高了自己对数字电路内容的掌握，一个个问题的解决让我对自己设计能力增加了信心，增强了自己用逻辑关系解决问题的能力。本次课设内容是用“彩色信号指示灯组L17L9 从L17开始依次点亮后分三组熄灭，然后进行循环，在经过了几次失败过后，终于实现了应有的逻辑过程。在老师的启发下，设计了逻辑门电路对CLK信号进行变频控制，最终确定了完整的设计方案。最终方案可读性极高，电路复杂度低同时又能十分完整的实现设计要求。再次对指导老师表示感谢。这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，这毕竟第一次做的，难免会遇到过各种各样的问题，同时在设计的过程中发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固。同时这次课设让我熟练掌握了EDA设计软件MAX+plus，认识到了可编程硬件的强大功能，为我以后的学习指明了方向。参考文献：数字电子技术基础.常丹华主编 电子工业出版社.2011年EDA课程设计B指导书.燕山大学课程设计评审意见表指导教师评语：该生学习态度 （认真