彩灯控制电路方案设计书(zfy)

1、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 学生姓名 专业名称 班 级电子工程学院张奋亚（24）集成电路设计与集成系统电路0901实习时间2011年06月20日2011年07月01日一 课程设计的题目：多路彩灯控制器二 课程设计的要求：1 通过学习，熟练掌握各种芯片的功能及其使用方法；2 根据实际的功能需求，合理设计出彩灯控制器的电路图；3 能够依照设计的电路图搭建出相应的电路，并且具备一定的纠 错能力；三 课程设计的意义：本次课程设计，旨在通过设计、搭建、纠错、实现具有一定功能 的实际电路，提高学生的动手能力、分析问题和解决问题的能力，培 养良好的思维方式与习惯。 此外，增强学

2、生对 555、74LS161、74LS194 等常用芯片的掌握， 学以致用， 从而激发学生对后续有关课程的学习 兴趣，也是本次课程设计的目标之一。四 所用器材：定时器 555 1 片 16 进制计数器 74LS161 3 片 中规模集成移位 寄存器 74LS194 3 片 非门 74LS04 1 片 两输入与门 74LS08 1 片 LED 发光二极管 13 个 100 欧姆电阻 4 个 4.7K 欧姆电阻 1 个 150K欧姆电阻1个4.7uF 电容1个O.OluF 电容1个 斜口钳 面包板 1 片 数字万用表 1 只 五 各个功能模块的方案设计：1 脉冲信号产生模块 该模块电路的主要功能是

3、产生实际需要的方波信号作为74LS161、74LS194芯片的CP脉冲。由于电路对脉冲的精确度要求不是很高而晶体振荡需要分频，所以选用 555定时器构成的多频振荡器。2 自动控制模块 该模块的主要功能是通过计数器的计数功能实现不同时刻对不同芯 片的自动控制。考虑到实际的功能需求，该功能模块由 2 片 74LS161 计数器级联而成，再通过 74LS04 74LS08的取反、相与功能，通过 改变芯片的Vcc端电位的高低从而实现在不同时刻对不同芯片工作的 自动控制。低位片的 16 个脉冲可以保证每一种花型的顺利输出。而 高位片的 4 位输出，通过不同的取反、相与组合，从而保证每个芯片 都能够按照最

4、初的设计正常工作。3 实现花型模块该模块的主要功能是显示第一种花色（4个LED灯依次点亮、熄灭）。 理论依据是扭环形计数器（也叫约翰逊计数器），即利用74LS194的 移位功能实现 Q3Q2Q1Q0的状态依次是0000 000100110111 1111111011001000 0000等八个状态的反复循环。4 实现花型模块该模块的主要功能是显示第二种花色（相邻的两个LED灯依次点亮）。 理论依据是利用74LS161 74LS194的功能表，实现 Q3Q2Q1Q0的状 态依次为 00110110110010010011 等 4 个状态的反复循环。5 实现花型模块该模块的主要功能是显示第三种花色

5、（相邻的三个LED灯依次点亮）。理论依据是利用74LS194的置数功能、移位功能，实现 Q3Q2Q1Q0的状态依次为0111 1110 0111等2个状态的反复循环六 各个功能模块的 电路设计：1脉冲信号产生模块：DISTHCO亍丁fI87653)55512341 l 1 1GNU TF- OUT R；555定时器引脚图vcc5V4.7k；, ：AlvetTHE/towiC1C2:OuFX： : : =。0応:盹 555 VIRTUAL:R2 : 150k；,:脉冲信号发生器电路图备注：该脉冲信号发生器接通电源后电容 C被充电，当Vet升到73VCC 时，触发器被复位，与此同时，发电 BJT导

6、通，此时V0为低电压， 电容C通过R2和T放电，是Ve下降。当Ve下降到1/3VCC时，触发 器又被置为0, V0翻转为高电平。当C放电后，T截止，Vcc将通过R1、R2向电容C充电。而当Vc上升到2/3Vcc时，触发器又周而复始,在输出端就得到一个周期性的方波信号，从而为整个电路提供了CP脉冲。输出波形（CP :2自动控制模块比 C TG Qq Q Q2CET PE两 而ri両nn nn冋 目74LS161| 1 | 2 | 3 | 4 |訂 | £ | 7 | g*RCPPqPi P; P3CEP GND74LS161引脚图输入输出CPCRLDP oTaD,b-D£Qz

7、 QaX0XXXXXXX00 0010XXdcbadc baX110XXXXX保持X11X0XXXX保持(C=0)1111XXXX：l?i74LS161功能表-且il2ArT1 1-E3 u自动控制模块电路图备注：当低位片工作第一个16节拍时，高位片输出0000,通过低两 位的取反、相与，使得只有第一组芯片的Vcc值为1,控制第一组芯片的工作；当低位片工作第二个16节拍时，高位片输出0001，通过 低两位的取反、相与，使得只有第二组芯片的Vcc值为1，控制第二组芯片的工作；当低位片工作第三个 16节拍时，高位片输出0010, 通过低两位的取反、相与，使得只有第三组芯片的Vcc值为1，控制第三组

8、芯片的工作；当低位片工作第四个16节拍时，高位片输出0011,通过低两位的取反、相与，没有任何一组芯片的Vcc值为1,所有芯片停止工作，准备进入下一个周期的运行。3实现花型模块备注：16个节拍正好可以工作两个循环4实现花型模块花型2的电路图备注：16个节拍正好可以工作四个循环。5实现花型模块-ABED-ffs-S52IQDZ- VICTUALproDi- virtual . -T)2-L-R - O1PIQDE- VIRTUAL- 3' a -7 41-3-花型3的电路图备注：16个节拍正好可以工作八个循环。七 组装、调试过程中遇到的问题及解决方法： 计数器不按照顺序计数。原因：第二排

9、面包板插入芯片时整体接触不 良，有两个芯片被铜丝连接起来，一个芯片被移动位置，结果显示正常。 面包板接触不良时有发生，我们应该及时换插口接入芯片，避免在接触 不好的地方接线而引起串线。 连接电路时，正负极连接正常，却有一部分负极与负极用万用检检测时发生异常，重新搭了一条路线才保证了负极与负极导通。 连接电路时输出可以不连接，但输入必须连接。 最好将悬空的输入管脚接高电平，排除电路的一切不稳定因素。理论 中有不少纯理想化的成分，在实验中应考虑实践中各部分合理论的差距, 差别。在实际中，电阻，电容，的真实值不会那样准确。各器件的输入 端在理论中悬空是表示接高电平，但是实际的逻辑器件如果输入端本该

10、接高电平而没接，可能会导致元件的工作不稳定。 搭建电路时出现接触不良等情况。这是由于面包板的质量和连线时线 头裸露部分没有完好的接触面包板的铜片造成的。这时应该用万用表测 量各个接头的电压来判断接触是否良好。 发光二极管应接上行或下行电阻来保护，以免因为电压过大而导致损 坏二极管。 设计前应该熟练掌握每个元器件的工作原理和工作功能，以及中规模 逻辑器件的管脚图，以免因此而造成不必要的过失八 本次课程设计的心得体会：本次课程设计首先使用了 Multism 对整个电路进行模拟，当证 实电路搭建无误后再在面包板上进行搭建电路， 使得电路搭建速度较 快，而且从本次课程设计中收获很多。可以总结为以下的几

11、点：1巩固数字电路基础知识 本次课程设计加深了我对数字系统逻辑设计基本知识的理 解。之前，关于数字电路的知识，掌握地不是很牢靠，实习课上，通 过不断的查找资料完善电路也解决了一些自己在课堂上感到迷惑的 问题。由于本次课程设计所需的专业知识比较广泛， 所以在完成电路 设计的同时也达到了对数电基础知识的复习的良好效果 。2加深对常用芯片的认识 实习中，对于许多常用的芯片，在运用上，取得了一定程度的 进步。例如忘记连接Vcc，或者接地线，致使芯片不能正常工作等之 前时常发生的状况得到了进一步的改善。本以为此次课程设计会比较简单，只要按照课堂所学的知识设 计、搭建整个电路即可。实际上则不然，按照理论知

12、识连接的电路在 实际应用中会出现一些漏洞。比如：平时做习题时，我们是不用考虑 导线、电阻是否连接牢固合理的，但在实际情况中，导线电阻有时是 会带来时延造成花型变化的错乱。 所以在连接电路时， 应该尽量选择 最短的路径。理论指导实践，但是，理论中有不少纯理想化的成分，在实验 中应考虑实践中各部分合理论的差距， 差别。在实际中， 电阻，电容， 的真实值不会那样准确。 各器件的输入端在理论中悬空是表示接高电 平，但是实际的逻辑器件如果输入端本该接高电平而没接， 可能会导 致元件的工作不稳定。更重要的是， 通过本次课程设计， 是我认识到硬件的调试比设计 更为重要，在调试中发现问题，然后去追根溯源解决问

13、题，在解决的 过程中不断积累经验，不断提高自己的实践水平。九 主要参考文献数字电路与EDA实践教程本学期数字电路实验教材。数字系统设计基础毛永毅 西安电子科技大学出版社实验室提供各种芯片的引脚图和功能表西安邮电学院电子工程学院数字电路课程设计过程考核表学生姓名张奋亚班级/学号电路 0901/04096024承担任务实验室（单位）3号实验楼520所在部门电子工程学院实施时间2011年06月20日一2011年07月01日具体内容第一周周一：讲解设计要求，布置课程设计题目，领取兀器件；周二：完成时钟电路（555）设计、组装和调试；周三：完成控制模块（74LS161）设计、组装和调试；周四：完成显示模块电路（74LS194）设计、组装和调试；周五:应用电路设计；第二周周一：继续调试电路； 周二:知道老师验收电路； 周三：撰写实验报告； 周四：撰写实验报告； 周五：实验总结；指导教师（师傅）姓名罗朝霞职务或职称讲师指导教师（师傅）对学生的评价学习态度 认真口 一般口不认真学习纪律 全勤口 偶尔缺勤口经常缺勤实践能力 很强口 一般口 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 月日西安邮电学院电子工程学院数字电路课程设计成绩鉴定表学生姓名张奋亚班级/学号电路0901/0409602