廣工彩燈循環(huán)控制器(花型A) 數(shù)電課程設(shè)計報告書 (最新)

1、課課 程程 設(shè)設(shè) 計計 課程名稱 數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計題目名稱 彩燈循環(huán)控制器（花型 A） 學(xué)生學(xué)院 材料與能源學(xué)院 專業(yè)班級 學(xué) 號 學(xué)生姓名 指導(dǎo)教師 潘運紅 2015 年 6 月 9 日II廣東工業(yè)大學(xué)課程設(shè)計任務(wù)書廣東工業(yè)大學(xué)課程設(shè)計任務(wù)書題目名稱彩燈循環(huán)控制器（A 型）學(xué)生學(xué)院材料與能源學(xué)院專業(yè)班級13 電材 1 班姓 名張宏俊學(xué) 號3113007322一、課程設(shè)計的內(nèi)容完成彩燈循環(huán)控制器的設(shè)計任務(wù)。二、課程設(shè)計的要求與數(shù)據(jù)設(shè)計要求包括：1. 10 路彩燈分別用 10 個發(fā)光二極管 L0、L1.L9 模擬。2. 要求顯示 2 種不同的花型： 1） 10 路彩燈按照 L0、L1.L9

2、的順序輪流點亮。 2） 10 路彩燈按照 L0L9、L1L8、L2L7、L3L6、L4L5 的順序依次點亮，然后按相反的順序依次滅掉。 以上 2 種花型一直反復(fù)循環(huán)顯示。3. 該控制電路設(shè)有啟動和復(fù)位按鈕。按下復(fù)位按鈕，全部燈滅。按下啟動按鈕，彩燈開始按上述規(guī)律變化。III三、課程設(shè)計應(yīng)完成的工作1. 利用各種電子器件設(shè)計彩燈循環(huán)控制器； 2. 利用 DE2 板對所設(shè)計的電路進行驗證； 3. 總結(jié)電路設(shè)計結(jié)果，撰寫課程設(shè)計報告。四、課程設(shè)計進程安排序號設(shè)計各階段內(nèi)容地點起止日期1Quartus II 入門學(xué)習(xí)，熟悉設(shè)計流程實 2-214，21211.122進一步學(xué)習(xí) Quartus II，講解

3、各設(shè)計任務(wù)及其要求，分配設(shè)計任務(wù)實 2-214，21211.123通過查閱資料，獨立完成電路設(shè)計，提交紙質(zhì)電路原理圖草稿實 2-214，21211.134在 Quartus II 和 DE2 板上實現(xiàn)設(shè)計實 2-214，21211.14-165演示和驗收實 2-214，21211.15-166完成設(shè)計報告11.16-18IV摘 要本設(shè)計是這次的課程設(shè)計主要是用計數(shù)器來實現(xiàn)的，這個彩燈循環(huán)控制電路的實質(zhì)就是要產(chǎn)生一系列有規(guī)律的組合順序，然后通過一個數(shù)碼管將數(shù)字顯示出來。這里的方法是列出每個輸出所需要的各個階段的脈沖，把這些脈沖信號寫成二進制數(shù)再列出真值表，最后轉(zhuǎn)化成電路圖。 而這次的內(nèi)容還包括分

4、電路圖的整合，使這個彩燈循環(huán)顯示器能夠按照要求依次輸出所需花型。為了實現(xiàn)這個花型交替循環(huán)轉(zhuǎn)換的功能，在設(shè)計的時候巧妙地應(yīng)用了 JK 觸發(fā)器，以每十個脈沖一次翻轉(zhuǎn)來實現(xiàn)花型的轉(zhuǎn)換。 關(guān)鍵詞：彩燈循環(huán) 計數(shù)器 譯碼器 觸發(fā)器V目 錄1 設(shè)計任務(wù)目設(shè)計任務(wù)目的的與要求與要求.11.1 設(shè)計的目的.21.2 設(shè)計的要求.22 模塊及其原理介紹模塊及其原理介紹.22.1 時鐘發(fā)生器.22.2 計數(shù)器.22.3 譯碼器.22.4 顯示器.22.5 控制器.23 設(shè)計方設(shè)計方案案.33.1 設(shè)計思想和方案.33.2 原理框圖.33.3 設(shè)計的流程圖.34 實驗結(jié)果與數(shù)據(jù)分析實驗結(jié)果與數(shù)據(jù)分析.44.1 測試

5、步驟及實驗現(xiàn)象.45 結(jié)論與問題討論結(jié)論與問題討論.55.1 完成設(shè)計要求的程度.55.2 遇到的問題及解決方法.55.3 存在的不足及改進思路.55.4 心得體會.5參考文獻參考文獻.6附錄（附錄（總總電路圖）電路圖）.611 設(shè)計任務(wù)目的與要求設(shè)計任務(wù)目的與要求1.1 設(shè)計的目的 通過這次課程設(shè)計，鍛煉學(xué)生獨立設(shè)計數(shù)字邏輯的能力和獨立解決問題的能力，并使學(xué)生熟悉 EDA 開發(fā)的流程，為以后學(xué)習(xí)、工作打下基礎(chǔ)，以及提供設(shè)計開發(fā)的寶貴經(jīng)驗。在 DE2 板上進行開發(fā)，可充分的發(fā)揮自己的創(chuàng)新能力。1.2 設(shè)計的要求一：要求學(xué)生獨立分析并完成整個任務(wù)，包括設(shè)計方案、仿真修改、演示和驗收。1. 要求顯

6、示 2 種不同的花型，并且使之一直反復(fù)循環(huán)顯示： 1） 10 路彩燈按照 L0、L1.L9 的順序輪流點亮。 2） 10 路彩燈按照 L0L9、L1L8、L2L7、L3L6、L4L5 的順序依次點亮，然后按相反的順序依次滅掉。2. 要求該控制電路設(shè)有啟動和復(fù)位按鈕。按下復(fù)位按鈕，全部燈滅。按下啟動按鈕，彩燈開始按上述規(guī)律變化。二：對本次設(shè)計要有個總結(jié)，提交報告說明書。此有利于提高學(xué)生的條理性，并能增強學(xué)生的整理、總結(jié)設(shè)計的能力，2 模塊及其原理介紹模塊及其原理介紹2.1 時鐘發(fā)生器：利用 DE2 板上 50MHz 的時鐘，用計數(shù)器 74292 作分頻器對系統(tǒng)時鐘進行分頻，產(chǎn)生 100Hz的脈沖

7、。2.2 計數(shù)器：用 74160 十進制計數(shù)器和 JK 觸發(fā)器構(gòu)成二十進制計數(shù)器。22.3 譯碼器：用 2 個 7445 四線-十線譯碼器對脈沖進行譯碼輸出到顯示單元中。2.4 顯示器：用 10 個 LED 燈把輸出的花型在 DE2 板上展示出來。2.5 控制器：控制模塊由一個啟動開關(guān)和一個復(fù)位按鈕組成，用來完成電路的啟動以及復(fù)位功能。3 設(shè)計方案設(shè)計方案3.1 設(shè)計思想與方案（1）用 74292 把時鐘信號分頻使之成為 100Hz。（2）用 74160 十進制計數(shù)器和一個 JK 觸發(fā)器組合成二十進制計數(shù)器。（3）用 2 個 4 線-10 線譯碼器對計數(shù)器的輸出進行譯碼。為了讓彩燈展示出所要求

8、的花型，可以列出如下表格LED 燈編號每次循環(huán)時使燈亮的脈沖0第 1、11-19 個脈沖1第 2、12-18 個脈沖2第 3、13-17 個脈沖3第 4、14-16 個脈沖4第 5、15 個脈沖5第 6、15 個脈沖6第 7、14-16 個脈沖7第 8、13-17 個脈沖8第 9、12-18 個脈沖9第 10、11-19 個脈沖最后將對應(yīng)的信號接入十盞 LED 燈既能使之完成花型彩燈的展示。33.1 原理框圖 50MHz 信號輸入信號輸入74292實實現(xiàn)現(xiàn)時時鐘鐘發(fā)發(fā)生生器器74160和和 JK觸發(fā)觸發(fā)器實器實現(xiàn)二現(xiàn)二十進十進制計制計數(shù)器數(shù)器100Hz時鐘信號時鐘信號啟動開關(guān)啟動開關(guān)兩兩片片4

9、 線線-10線線譯譯碼碼器器實實現(xiàn)現(xiàn)譯譯碼碼功功能能復(fù)位開關(guān)復(fù)位開關(guān)LED燈燈實實現(xiàn)現(xiàn)彩彩燈燈花花型型循循環(huán)環(huán)功功能能43.1 設(shè)計的流程圖把實際問題抽象化，定整體框架與實現(xiàn)方案遵循自頂向下的思想，把整體方塊模塊化，分四大模塊，各個擊破時鐘發(fā)生器顯示器和控制器譯碼器計數(shù)器 數(shù)字邏輯化狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖電路卡諾圖狀態(tài)方程驅(qū)動方程邏輯圖，分別上機調(diào)試，最后確定總圖輸出54 實驗結(jié)果與數(shù)據(jù)分析實驗結(jié)果與數(shù)據(jù)分析4.1 測試步驟與實驗現(xiàn)象1）按下啟動按鈕，10 路彩燈按照順序依次亮起，一個循環(huán)（即十個脈沖后），10 路彩燈按照 L0L9、L1L8、L2L7、L3L6、L4L5 的順序依次點亮，然后按相反的順序

10、依次滅掉。再次按下啟動按鈕，彩燈停止在當(dāng)前狀態(tài)。再次按下啟動按鈕彩燈繼續(xù)剛才狀態(tài)運行。2）按下復(fù)位按鈕，全燈滅，脈沖清零，彩燈重新開始按照上述花型循環(huán)。5 結(jié)論與問題討論結(jié)論與問題討論5.1 完成設(shè)計要求的程度 本設(shè)計完成了基本要求的所有功能。5.2 遇到的問題及解決方法1) 使用大量的邏輯門導(dǎo)致布線繁多，容易眼花看錯。解決方法：每個芯片間留足夠大的空間，用來放置導(dǎo)線，避免導(dǎo)線交叉重合。2) 4 線-10 線譯碼器沒有像 74138 這樣的 G1、G2，控制 2 片 4 線-10 線譯碼器成了問題。解決方法：把 4 線-10 線譯碼器的輸出和 JK 觸發(fā)器的輸出用或非門連接起來，利用 JK 觸

11、發(fā)器的兩個輸出來控制 4 線-10 線譯碼器，巧妙的改成二十進制5.3 存在的不足及改進思路存在的不足：邏輯門使用過多而導(dǎo)致線路繁多，在沒有解釋的情況下不容易看出電路的原理框架。改進思路：如果用 3 線-8 線的 74138 能使邏輯門減少一些，但需要四個譯碼器才能完成電路。可以嘗試找一下帶有 G1、G2 的 4 線-10 線或 4 線-16 線譯碼器，就能使芯片少，線路簡單。65.4 心得體會在這次的課程設(shè)計中，不僅檢驗了我所學(xué)習(xí)的知識，也培養(yǎng)我從計劃、理論、試驗、檢驗、總結(jié)這幾個角度去完成一件事。在設(shè)計過程中，我和同學(xué)們相互探討，相互學(xué)習(xí)，相互監(jiān)督。學(xué)會了合作，學(xué)會了理解。 課程設(shè)計是我們專業(yè)課程知識綜合應(yīng)用的實踐訓(xùn)練，從理論方案到實際驗證，必須掌握了系統(tǒng)設(shè)計理念與方法。通過這次彩燈循環(huán)控制器的電路設(shè)計，本人在多方面都有所提高，同時各科相關(guān)的課程都有了全面的復(fù)習(xí)，獨立思考的能力也有了提高。在這次設(shè)計過程中，體現(xiàn)出自己單獨設(shè)計電路的能力以及綜合運用知識的能力，體會了學(xué)以致用、突出自己勞動成果的喜悅心情，從中發(fā)現(xiàn)自己平時學(xué)習(xí)的不足和薄弱環(huán)節(jié)，從而加以彌補。 數(shù)電課程設(shè)計，不僅讓我們的知識更加牢固，還讓我意識到我們所學(xué)的知識可以與生活緊密的聯(lián)系起來。