彩灯控制器课程设计

1、彩灯控制器课程设计数字逻辑设计及应用课程设计报告姓名：学号：选课号：设计题号：一(设计题目彩灯控制器二二(设计要求1、有十只 LED, L0L92、显示方式(1)先奇数灯依次灭(2)再偶数灯依次灭再由L0到L9依次灭3、显示间隔0. 5s, Is可调三(设计过程(包括:设计方案、Verilog程序与仿真结果等)(-)彩灯控制器的组成框图设计原理：从课程设计要求来看，要求实现彩灯的23种状态，所以，可以用一个23进制 的计数器，从0到22来控制这23种状态。再画出这23种状态和计数器数字对应的状态图，计算出逻辑式，便可实现彩 灯的控制。由于变量过多，逻辑式的化简比拟困难，所以我们采用译码器来得到

2、最 小项，直接用最小项进行连接。题目要求实现时间间隔可调，所以使用了 555定时器构成的单稳态触发器来实现此功能。（二）组成局部介绍1、555定时器构成的单稳态触发器电路图：1（1）电路组成及其工作原理由555构成的单稳态触发器及工作波形如下图将555的6号脚和7号脚接在 一起，并添加一个电容和一个电阻，就可以构成单稳态触发器我们简记为“七六搭 一，上R下C”图1用555定时器构成的单稳态触发器及工作波形?无触发信号输入时电路工作在稳定状态当电路无触发信号时，v保持高电平，电路工作在稳定状态，及输出端vlO保 持低电平，555内放电三极管T饱和导通，管脚7“接地”，电容电压?vc为OV。v下降

3、沿触发1当v下降沿到达时，555触发输入端（2脚）由高电平跳变为低电平，电路被触 发，vlO由低电平跳变为高电平，电路由稳态转入暂稳态。?暂稳态的维持时间2在暂稳态期间，555当23vcc时，输出电压v由高电压跳变为低电压，555内 放电三0极管T由截止转为饱和导通，管脚7“接地”，电容C经放电三极管对地迅速 放电，电压vc由23,电路由暂稳态重新转入稳态。vcc迅速降至0V（放电三极管的饱和压降）?恢复过程当暂稳态结束后，电容C通过饱和导通的三极管T放电，时间常数t2=RCESC, 式中RCES是T的饱和导通电阻，其阻值非常小，因此t2之值亦非常小。经过 (35)t2后，电容C放电完毕，恢复

4、过程结束。(2)主要参数估算?输出脉冲宽度tW输出脉冲宽度就是暂稳态维持时间，也就是定时电容的充电时间。由图1(b)所 示电容电压v的工作波形不难看出cv(O)?OV, (?)=c, ccvv(tW) =c23vcc,代入RC 过渡过程计算公式，可得CV上式说明，单稳态触发器输出脉冲宽度tW仅决定于定时元件R、C的取值，与 输入触发信号和电源电压无关，调节R、C的取值，即可方便的调节tW。(3)单稳态触发器的应用?由两片74161构成的23进制计数器3电路图：原理：使用2块74161扩展成为23进制计数器，采用并行进位方式、整体置数。因 为计数器需要23种状态(0000010110),所以，我

5、先用两片74161连接成 256(16X16)进制计数器，然后在输出为10110(22)时，用与非门来控制两计数器 的LDN端清零。同时清零信号可作为进位信号输出。?由两片74154构成的5-32译码器电路图：4原理：74LS154只有四位输入代码，所以第五位输入代码只能借用GJ和G2输入 端。将片二的D端接至片一的个D输入端，同时将A,B,C接至片二的A,B,C输入 端。将片一的G1和G2通过非门接至片二的G1和G2输入端。当输入 DCBA=OOOOO01111时便在第一片的MOM15依次给出高电平输出信号；当 DCBA=1000011111时便在第二片的输出端M16M31依次给出高电平。（

6、三）总电路图及原理电路图：5原理：由23进制计数器输入一个五位二进制数（0000010110）,输出彩灯所对应的 状态（16由上表可得到各个输出对应输入端的逻辑表达式L0=M0+M1+M2+M4+M5+M6+M12Ll=M0+M6+M7+M8+M9+M10+Mll+M12+M13L2=M0+M1+M2+M3+M4+M5+M6+M7+M12+M13+M14L3=M0+M1+M6+M7+M8+M9+M10+M11+M12+M13+M14+M15L4=M0+M1+M2+M3+M4+M5+M6+M7+M8+M12+M13+M14+M15+M16L540+M1+M2+M6+M7+M8+M9+M10+M1

7、1+M12+M13+M14+M15+M16+M17L6=M0+M1+M2+M3+M4+M5+M6+M7+M8+M9+M12+M13+M14+M15+M16+M17+M18L7=M0+M1+M2+M3+M6+M7+M8+M9+M10+M11+M12+M13+M14+M15+M16+M17+M18+M19L8=M0+M1+M2+M3+M4+M5+M6+M7+M8+M9+M10+M11+M12+M13+M14+M15+M16+M17+M18 +M19+M20L9=M0+Ml+M2+M3+M4+M5+M6+M7+M8+M9+M10+Mll+M12+M13+M14+M15+M16+M17+M18 +M1

8、9+M20+M21由上可知:用或门把译码器和发光二极管连接起来，即可得到发光二极管的控制电路。四（设计结论（包括:设计结果分析、设计中遇到的问题、设计心得和体会等） 这几周时间虽然很短暂，但从中获益匪浅，首先对数字电路这门课程有了更深 的了解，因为课程设计本身要求将以前学的理论知识运用到实际的电路设计当 中去，在电路的设计过程中，无形中便加深了对数字电路的了解及运用能力，对 课本以及以前学过的知识有了一个更好的总结与理解。数字电路课程设计对我们 的总体电路的设计要求很严格，需要通过翻阅复习以前学过的知识确立了实验总 体设计方案，然后逐步细化进行各模块的设计;其次，在电路仿真的过程中总会出现一些问题，需要我们细心解决，所以这几周下来，我对电路故障的排查能力 有了很大的提高;再次，通过此次课