彩燈控制器數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、實(shí)習(xí)題目指導(dǎo)教師職 稱學(xué)生姓名學(xué) 號(hào)日 期實(shí)習(xí)題目指導(dǎo)教師職 稱學(xué)生姓名學(xué) 號(hào)日 期內(nèi)蒙古師范大學(xué)計(jì)算機(jī)與信息工程學(xué)院數(shù)字電路課程設(shè)計(jì)報(bào)告實(shí)習(xí)題目指導(dǎo)教師職 稱學(xué)生姓名學(xué) 號(hào)日 期設(shè)計(jì)題目彩燈控制器電路設(shè)計(jì)指導(dǎo)教師職稱講師姓 名學(xué) 號(hào)日 期2012/7/5彩燈控制器電路設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)信息與工程學(xué)院 2010級(jí)計(jì)科師范漢班 柴寧嬌 20101102059指導(dǎo)老師 張鵬舉 講師摘要 八路循環(huán)彩燈控制器整體電路由三部分組成：脈沖發(fā)生電路、移位寄存器、控制電路。其中用時(shí)鐘脈沖來(lái)啟動(dòng)電路，使其發(fā)出不同的頻率產(chǎn)生不一樣的脈沖，控制發(fā)光二極管，使電路更好的工作。主要采用 74LS194 芯片接成扭環(huán)形結(jié)構(gòu)的移位

2、器來(lái)實(shí)現(xiàn)，最后做到兩種花型的彩燈循環(huán)控制。關(guān)鍵詞 脈沖發(fā)生電路；移位寄存器；控制電路；彩燈循環(huán)。1 設(shè)計(jì)任務(wù)及主要技術(shù)指標(biāo)和要求1.1 設(shè)計(jì)任務(wù)要求設(shè)計(jì)一個(gè)能夠控制八路彩燈的邏輯電路。1.2 主要技術(shù)指標(biāo)和要求(1) 要求彩燈組成二種花型。花型可以自己設(shè)置。例如：花型由中間到兩邊對(duì)稱性依次亮，全亮后由中間向兩邊依次滅?；ㄐ?路燈分兩半，從左自右順次亮，再順次滅。(2) 要求兩種花型交替出現(xiàn)。2 工作原理要想實(shí)現(xiàn)本實(shí)驗(yàn)，需要實(shí)際時(shí)鐘產(chǎn)生電路，循環(huán)控制電路和彩燈左右移，及全亮全滅輸出電路。時(shí)鐘脈沖產(chǎn)生電路由脈沖發(fā)生器產(chǎn)生連續(xù)的脈沖。循環(huán)電路采用74LS161 ，74LS194實(shí)現(xiàn)彩燈的循環(huán)控制。具

3、體主要通過(guò)兩片雙向移位寄存器74LS194 來(lái)實(shí)現(xiàn)彩燈電路控制，通過(guò)脈沖發(fā)生器來(lái)產(chǎn)生連續(xù)時(shí)鐘信號(hào)的輸入，由74LS161計(jì)數(shù)器來(lái)控制信號(hào)的移動(dòng)方向，實(shí)現(xiàn)左移，右移及亮滅的功能。總體電路原理圖如下 ：時(shí)鐘信號(hào)的產(chǎn)生花型的控制電路（74LS161）花型的顯示電路花型演示電路（74LS194）圖1：總體電路原理圖花型控制電路 ：由74LS161 4位二進(jìn)制同步計(jì)數(shù)器完；花型演示電路 ：由74LS194雙向移位寄存器完成（可左移右移完成花型變化）。3 基本組成3.1 花型控制信號(hào)電路由一片74LS161（兩種花型每種顯示一遍）計(jì)數(shù)器。74LS161芯片用的是同步置數(shù)，并清零。74LS161可預(yù)置四位二

4、進(jìn)制計(jì)數(shù)器(并清除異步)。  圖2 集成計(jì)數(shù)器74LS161引腳圖時(shí)鐘CP和四個(gè)數(shù)據(jù)輸入端A,B,C,D。清零CR，使能EP,ET，置數(shù)LD，數(shù)據(jù)輸出端Q0-Q3，以及進(jìn)位輸出Rco = 1. (當(dāng)Q0 Q1 Q2 Q3 = 1111->0000時(shí))。<74LS161功能表> 當(dāng)清零端CR=“0”，計(jì)數(shù)器輸出Q3、Q2、Q1、Q0立即為全“0”，這個(gè)時(shí)候?yàn)楫惒綇?fù)位功能。當(dāng)CR=“1”且LD=“0”時(shí)，在CP信號(hào)上升沿作用后，74LS161輸出端Q3、Q2、Q1、Q0的狀態(tài)分別與并行數(shù)據(jù)輸入端D3，D2，D1，D0的狀態(tài)一樣，為同步置數(shù)功能。而只有當(dāng)CR=LD=EP=

5、ET=“1”、CP脈沖上升沿作用后，計(jì)數(shù)器加1。74LS161還有一個(gè)進(jìn)位輸出端CO，其邏輯關(guān)系是CO=1，當(dāng)Q0 Q1 Q2 Q3 = 1111->0000時(shí)。合理應(yīng)用計(jì)數(shù)器的清零功能和置數(shù)功能，一片74LS161可以組成16進(jìn)制以下的任意進(jìn)制分頻器。3.2 花型演示電路(1) 由74LS194雙向移位寄存器完成（可左移右移完成花型變化）。當(dāng)清除端（CLEAR）為低電平時(shí)，輸出端（QAQD） 為低電平。當(dāng)工作方式控制端（S0、S1）為高電平時(shí)，在時(shí)鐘 （CLOCK）上升沿作用下，并行數(shù)據(jù)（AD）被送入 相應(yīng)的輸出端QAQD。此時(shí)串行數(shù)據(jù)（DSR、DSL）被禁 止。當(dāng)S0 為高電平、S1

6、 為低電平時(shí),在CLOCK上升沿作用下進(jìn)行右移操作，數(shù)據(jù)由DSR送入。 當(dāng)S0 為低電平、S1 為高電平時(shí)，在CLOCK上升沿作 用下進(jìn)行操作，數(shù)據(jù)由DSR送入。 當(dāng) S0 和 S1 為低電平時(shí)，CLOCK 被禁止。 圖3 四位雙向通用移位寄存器74LS194引腳圖(2) 74LS04 TTL 六反相器輔助移位 圖4 六反相器74LS04引腳圖A為輸入端，y為輸出端(y是A的反變量)。  4 設(shè)計(jì)步驟及方法首先是要實(shí)現(xiàn)花型的反復(fù)循環(huán)，一定是通過(guò)74LS161的循環(huán)計(jì)數(shù)功能達(dá)到這一功能。 利用Q3 Q2 Q1 Q0從0000到0111這八種狀態(tài)變化，來(lái)控制花型由中間到兩邊對(duì)稱

7、性依次亮，全亮后仍由中間向兩邊依次滅。另外的1000到1111的八種狀態(tài)控制花型8路燈分兩半，從左自右順次亮，再順次滅。因此獲得移存器輸出狀態(tài)編碼表如下所示 ：表1 移存器輸出狀態(tài)編碼表CP花型1花型210000000000000000200011000100010003001111001100110040111111011101110511111111111111116111001110111011171100001100110011810000001000100018燈自動(dòng)往復(fù)循環(huán)：這需要對(duì)S0，S1有極為精確地控制，由花型得Q1-Q4 燈是一直執(zhí)行左移功能的，Q5-Q8是執(zhí)行右移功能的。

8、所以161的輸出端Q3必須作為控制第一片194左移右移的控制端，即Q3一路直接接在S0端，另一路取反之后接在S1端。當(dāng)161的Q3 = 0時(shí)，此時(shí)第一片194的S0 = 0,S1 = 1.此時(shí)執(zhí)行左移功能Q1-Q4燈輸出為，0000，0001，0011，0111，1111，1110，1100，1000。而第二片194 S0 = 1,S1 = 0。Q5-Q8執(zhí)行右移功能燈輸出為0000，1000，1100，1110，1111，0111，0011，0001。就實(shí)現(xiàn)了花型。當(dāng)161的Q3 = 1時(shí)，此時(shí)第一片194的S0 = 1,S1 = 0.此時(shí)執(zhí)行右移功能Q1-Q4燈輸出為，0000，1000，

9、1100，1110，1111，0111，0011，0001。而第二片194 S0 = 1,S1 = 0。Q5-Q8執(zhí)行右移功能燈輸出為0000，1000，1100，1110，1111，0111，0011，0001。就實(shí)現(xiàn)了花型。兩個(gè)74ls194串聯(lián)，組成八位的移位寄存器，第一片的Q4端加非門連到SR，Q1端加非門連到SL；在161的前八種狀態(tài) 左移時(shí)候，SL端循環(huán)左移實(shí)現(xiàn)由0000到1111燈全亮，然后由1111到0000實(shí)現(xiàn)全滅；在161的后八種狀態(tài) 右移時(shí)候，SR端循環(huán)左移實(shí)現(xiàn)由0000到1111燈全亮，然后由1111到0000實(shí)現(xiàn)全滅。第二片的Q4端加非門連到SR，一直實(shí)現(xiàn)由0000-

10、>1111->0000的轉(zhuǎn)換 。 設(shè)計(jì)原理圖如下：X2 X3 X4X5 X6 X7 X8 U174LS194DA3B4C5D6SL7QA15QB14QC13QD12SR2CLR1S09S110CLK11GND8VCC16VCC5V1U274LS194DA3B4C5D6SL7QA15QB14QC13QD12SR2CLR1S09S110CLK11VCC5VU874161NQA14QB13QC12QD11RCO15A3B4C5D6ENP7ENT10LOAD9CLR1CLK2V1100 Hz 5 V VCCU3A74LS04DU4B74LS04DVCC5VVCCU5B74LS04DVCCU

11、6C74LS04DX1圖5 設(shè)計(jì)原理圖5 設(shè)計(jì)所用器材74LS161一片；74LS194兩片；74LS04一片；面包板兩塊；萬(wàn)用表一個(gè)；導(dǎo)線若干。6 小結(jié)歷經(jīng)小學(xué)期的三個(gè)星期，我和同伴終于將彩燈控制器課程設(shè)計(jì)完成。經(jīng)過(guò)這次實(shí)驗(yàn)，終于感覺(jué)到了理論與實(shí)際的差別還是很大的，最重要的是這個(gè)過(guò)程非常的考驗(yàn)人，不僅僅是考察你的理論知識(shí)，動(dòng)手能力，以及檢查問(wèn)題并解決問(wèn)題的能力，更是在考驗(yàn)一個(gè)人的耐心，細(xì)心。在連接電路的過(guò)程中，絲毫不得馬虎，必須清楚的了解每個(gè)芯片的引腳圖以及功能。說(shuō)實(shí)話，做這次實(shí)驗(yàn)確實(shí)有點(diǎn)累，然而，當(dāng)我開(kāi)始清理自己的設(shè)計(jì)成果時(shí)，慢慢回味這三周的心路歷程，一種少有的成功喜悅即刻使消除了倦意。在這次實(shí)驗(yàn)中，我們也遇到了許多問(wèn)題，還要多多感謝老師和各位幫助過(guò)我們的同學(xué)，因?yàn)槟銈儯覀儾湃绱隧樌赝瓿闪吮敬螌?shí)驗(yàn)。通過(guò)本次實(shí)驗(yàn)，我不僅鞏固了課堂上學(xué)習(xí)的理論知識(shí)，掌握了常用集成電路芯片的使用，更加增強(qiáng)了我的動(dòng)手能力，總之，這門課程使我成熟了許多，學(xué)習(xí)了許多。在本文的寫作過(guò)程中得到了張鵬舉老師的精