八路花样灯控制器的设计

1、数电课程设计报告八路花样灯控制器的设计学校:班级： 成员：指导老师: 2021.6.24目录一、设计要求3二、设计目的3三、技术指标3四、元件清单3五、电路框图4六、单元电路设计4七、总电路图7八、问题及解决办法8九、心得体会9十、参考文献9十一、附录（此次的课程设计的部分花样变化图）10一、 设计要求： 1、 有一个时钟电路。2、有八个LED发光二极管输出电路。3、至少16种变化的花样控制。 二、设计目的：1、巩固和加深对电子电路的基本知识的理解，提高综合运用本课程所学的知识的能力。2、培养根据设计需要选学参考书籍，查阅相关手册，图表和文献资料的自学能力。3、通过电路的方案分析，论证和比较，

2、设计计算选取元件，电路组装，调试等环节初步掌握简单实用电路的分析方法和工程设计方法。4、学会简单电路的实验调试和性能指标的测试方法，提高学生动手能力和进行数字电路实验的基本技能三、 技术指标:设计一个有八个LED灯输出花样的控制器电路,其中有三个LED灯受74ls194芯片控制，4个LED灯受74ls160芯片控制，最后一个LED灯由两片74ls160芯片组成的二十三进制计数器的进位来控制。从第十个时钟脉冲开始第一片74LS160的Q0端变成高电平。此时74LS194开始移位。通过对电源的通断来控制复位。另外三个主要芯片统一由一个时钟芯片来控制，进而达到同步工作。最后加上一个非门和一个与非门等

3、完成了八路花样灯控制器的设计。进而实现了八路LED的输出。并且该控制器共有32种变化的花样。（附录有其中18种花样）四、 元器件清单：序号元件名称型号数量1六反相器74ls0412四2输入端与非门74ls0013同步十进制计数器74ls160244位双向移位寄存器74ls19415集成定时器55516电容910nF27电阻51k18电阻47k19LED8五、 电路框图74ls16074ls16074ls194555时钟芯片产生脉冲组成20进制计数器八路LE输出并产生花样六、 单元电路的设计我们设计的八路花样灯控制器共分为四大模块。它们分别是：时钟电路模块、74LS194移位寄存器模块、主控制模

4、块（由两片74LS160构成）、显示模块（8个发光二级管LED）（1）时钟电路图(1)图(1)所示是用555定时器接成的多谐振荡器，其分析如下：启动Multisim 11程序，我们从混合器件库（Mixed）中的定时器件（Timer）中取出 555 定时器，从工具栏中找出电阻R、电容C、地及电源VDD信号。将555定时器接成多谐振荡器，如图（1）所示。用示波器中的时间线进行测量，得到波形的周期T=92.13ms。根据10.5.4节的理论分析，这个的计算公式为T=T1+T2=（R1+2R2）C 1ln 2。将图(1)的电路参数代入电路振荡周期式计算，得到T=T1+T2=(R1+2R2)C192ms

5、可见，用Multisim 11得到的分析结果与理论计算结果基本完全符合。（2）74LS194移位寄存器模块图（2）如图所示74LS194 是一种典型的中规模集成移位寄存器。它是由 4 个RS触发器和一些门电路所构成的 4 位双向移位寄存器。DIL 和DIR分别是左移和右移串行输入。D0、D1、D2和D3是并行输入端；Q0和Q3分别是左移和右移时的串行输出端，Q0、Q1、Q2和Q3为并行输出端。功能表如表 5.4.4 所示。从其功能表可以看出，只要RD=0，移存器无条件清 0。只有当RD=1，CP上升沿到达时，电路才可能按S1S0设置的方式执行移位或置数操作：S1S0=11为并行置数，S1S0=

6、01为右移，S1S0=10为左移，时钟无效或虽然时钟有效，但S1S0=00 则电路保持原态。（3）主控制模块（由两片74LS160构成）图（3）整体置数法下面简要说明：十进制同步计数器（异步清除）160 为可预置的十进制同步计数器。160 的清除端是异步的。当清除端/MR 为低电平时，不管时钟端CP 状态如何，即可完成清除功能。160 的预置是同步的。当置入控制器/PE 为低电平时，在CP 上升沿作用下，输出端Q0Q3 与数据输入端P0P3 一致。160 的计数是同步的，靠CP 同时加在四个触发器上而实现的。当CEP、CET 均为高电平时，在CP 上升沿作用下Q0Q3 同时变化，从而消除了异步

7、计数器中出现的计数尖峰。的CEP、CET 跳变与CP 无关。160 有超前进位功能。当计数溢出时，进位输出端（TC）输出一个高电平脉冲，其宽度为Q0 的高电平部分。在不外加门电路的情况下，可级联成N 位同步计数器。74LS160功能表利用两片74LS160构成二十三进制计数器：如图(3)所示电路是采用整体置数法接成的二十三进制计数器。首先需将两片74LS160接成百进制计数器。然后将电路的22状态译码产生信号，同时加到两片74LS160上，在下一个计数脉冲（第二十四个输入脉冲）到达时，将0000同时置入两片74LS160中，从而得到二十三进制计数器。（4）显示模块（8个发光二级管LED组成）图

8、（4）图（1）中的八个LED是共阴接法，即当LED阳极给高电平时灯就亮，否则就灭七、 总电路图。八、 问题及解决： (1)在设计电路时，我们选择了很多方案，刚开始想到用两片74LS160产生花样灯，但是产生的种类没有达到所要求的数目，最后又想到了74LS194双向移位寄存器。我们主要是朝着改变74LS194的SL和SR出发，为此大费周章增加使用了74LS00和74LS04进行电路组装，之后发现虽能基本达到变化花样数，而且某些花样很有代表性，但是其总体变化规律性不强，重复变化时间长，接线又太多，于是舍弃，后来想到了置数进74LS194，虽然总体变化没那么漂亮，但是变化规律性比较强，对于我们来说比

9、较好驾驭。这样既解决了线路问题，而已又达到了预期的目的。(2)用multisim11仿真调试时，因为之前未用过multisim11，所以刚开始时，现学现画，进展比较慢。刚开始找各种芯片、电阻都找了好久。最后我们去图书馆找了相关书籍才把问题解决了。慢慢地掌握了这一工具的使用方法。最后，完整的将图画了出来，但是演示时却产生不了花样灯。遇到了这一问题，我们组的成员积极的寻找问题的所在之处，经过仔细检查，发现脉冲发生器产生的脉冲不符合题目要求，并且有一处少画了一个节点。最后排除了故障，成功实现了花样灯的演示。（3）在电路组装过程中，遇到的最大问题是，起初考虑不周全，芯片分布不够合理，出现了许多“特长线

10、”。不但影响布线速度，而且也会给后来的调试带来不必要的麻烦。当时已经布线不少，不可能重新开始，再三权衡，最后只移动了一个芯片，问题就得到了很大改善。其次就是布线，因为要求不准交叉，且横平竖直，所以在保证连通的情况下，在布线上也下了不少工夫。 （4）在实验室实验过程中，第一轮遇了实验板上有插孔不通的情况，导致芯片不能正常工作。我们用万用表测量二极管的档位对电路进行了检测。第二轮接电后，用万用表的电压档测试单元电路的状态。如：时钟信号电路的信号是否正常产生，控制信号电路中的计数器能否正常计数，最后在整体上测试一遍。在整个调试完成后，却遇到的新问题：彩灯演示时有时正常有时混乱。在排除其它可能的情况下

11、，我仔细检查各端子的连接情况，发现清“0”端在清“0”后悬空了。将其插到电源正极后，发现问题解决了。 九、 心得体会。设计刚开始，拿着选定的题目不知如何入手。毕竟课程设计不同于实验课，电路图都要自己设计。静下心来，仔细分析题目，再加上指导老师的说明与提示，心中才有了谱。将整个系统根据不同的功能化分成模块，再分别进行设计，逐个攻破，最后再将其整合即可。由于第一个实验板的接触极为不好，使我检查的过程进行得极为缓慢。当然也使我积累了不少检查错误的经验。当新芯片拿到的时候，一定要检查芯片本身的好坏。这是很关键的一步，不要以为新的就一定是好的。如果最后板子都连好了，还没有发现芯片是坏的话，你的错误是无论

12、如何也查不出来的。接下来要用万用表检查所有要用的线路是否连接正常，这也是一个必不可少的过程，虽然表面看起来比较麻烦，但是一旦某些线有问题，在联接好电路之后是很难检查出来的。其次在连线过程中做到认真，细心。这也是决定设计成败的关键。这次试验是我明白了很多问题，做任何事情都不能马马虎虎，仔细认真，这是做好事情的关键，同时明白了和同学团结合作，这样才能达到共同提高，也是决定成败的重要因素。也明白了一个我以前一直轻视的问题，那就是：书本并不能到表一切，即使你了解书本知识再精确，也不能代表你在制作时表现良好。通过这次简单的数电课程设计让我们学到了很多课本上学不到的知识。从确定做什么课题到设计完成整个过程

13、中遇到了许多问题。不过我们依然选择了坚持。去上网找资料或者去图书馆找资料是解决问题的一种好方法。我们相信有了这次课程设计的的经验，下次如果我们再遇到这类似的问题，我想这已经不算是个问题了。最重要的是，锻炼了自己的动手能力，独立思考的能力，锻炼了自己思考问题，发现问题，并解决问题的能力，在这次数字电子技术基础课程设计中让我学到了很的，为自己以后的实践工作打下了一定的基础，在此衷心的感谢指导老师，感谢在设计中帮助过我的同学。十、 参考文献:1、阎石 主编 数字电子技术基础（第五版）北京：高等教育出版社2、陈永甫 主编 数字电路基础及快速识图 人民邮电出版社 2021 3、刘贵栋 主编 电子电路的M

14、ultisim仿真实践哈尔滨工业大学出版社2021十一、附录:此次的课程设计的部分花样变化图 （前17种状态和最后一种状态） 公司印章管理制度一、目的 公司印章是公司对内对外行使权力的标志，也是公司名称的法律体现， 因此，必须对印章进行规范化、合理化的严格管理，以保证公司各项业务的正常运作，由公司指定专人负责管理。二、印章的种类1、 公章，是按照政府规定，由主管部门批准刻制的代表公司权力的印章。2、 专用章，为方便工作专门刻制的用于某种特定用途的印章，如：合同专用章、财务专用章、业务专用章、仓库签收章等。 3、手章(签名章)，是以公司法人代表名字刻制的用于公务的印章。三、印章的管理规定1、 印

15、章指定专人负责保管和使用，保管印章的地方(桌、柜等)要牢固加锁，印章使用后要及时收存。2、 财务专用章由财务部负责保管，向银行备案的印章，应由财务部会计、总经办分别保管。 3、印章要注意保养，防止碰撞，还要及时清洗，以保持印迹清晰。4、一般情况下不得将印章携出公司外使用，如确实因工作所需，则应由印章管理员携带印章到场盖章或监印。 5、印章管理人员离职或调任时，须履行印章交接手续。四、公章刻制印章需本公司法人代表批准，并由印章管理专责人负责办理刻制并启用并交由专人进行保管。 五、印章的使用1、 使用任何的印章，需由相应负责人审核签字。为方便工 作，总经理可授权印章管理专责人审核一般性事务用印。2、 用印前印章管理人员须认真审核，明确了解用印的内容和目的，确 认符合用印的手续后，在用印登记簿上逐项登记，方可盖章。 3、对需要留存的材料，盖印后应留存一份立卷归档。 4、不得在空白凭证、便笺上盖章。 5、上报有关部门的文件资料，未经部门经