彩燈電路設計實習報告范本

1、WORD15/15彩燈電路設計實習 報告 學院：電信學院 專業(yè)：通信工程：志遠 學號：111041301 彩燈電路的設計電信學院 通c 志遠 111041301一、基本功能介紹。實現(xiàn)至少8路彩燈變換功能(1)彩燈從右到左，然后從左到右逐次產閃爍。(2)彩燈從右到左點亮，然后從左到右逐次依次熄滅，全亮全滅。(3)彩燈兩邊同時亮2個逐次向中間移動再散開。(4)彩燈兩邊同時亮2個，4亮4滅。擴展功能：自行設計其他彩燈變換形式?；?二、流程圖： 花樣 控制器分頻器花樣2頻率選擇器 48mhz花樣3花樣5花樣4時間選擇器 是 時間選擇 控制頻率選擇器的輸出脈沖重點原理圖。1.分頻器：74160是十進制

2、同步計數(shù)器芯片，74161是四位同步可預置計數(shù)器。分頻器可用多個74160和74161芯片來實現(xiàn)，具體原理圖見下圖。時間選擇器和頻率選擇器。頻率選擇器用八選一的數(shù)據(jù)選擇器74151芯片來實現(xiàn)。時間選擇器可以用二分頻的分頻器來實現(xiàn)。其中一個頻率是另一頻率的二倍，把這兩個不同頻率的脈沖連到頻率選擇器的控制端上這樣就可以自動組成00、01、10、11，四個時間選擇條件，使頻率選擇器自動選擇一個脈沖。為了方便可以直接使用已設計好的分頻器輸出端相差為二倍的兩種不同頻率的脈沖。具體連接方法見下圖。其中wsc4為已設計好的分頻器。3.花樣一：彩燈從右到左，然后從左到右逐次產閃爍，具體原理圖如下所示。圖中74

3、161構成一個從0000開始計數(shù)的十六進制的計數(shù)器。74191是可以雙向移動的移位寄存器，當計數(shù)器的輸出端為0000、0001、0010、0011、0100、0101、0110、0111時，圖中的74191芯片的S1=0，S0=1，這時移位寄存器向右移動，八路彩燈從左向右逐次閃爍。當計數(shù)器的輸出端 為1000、1001、1010、1011、1100、1101、1110、1111時，芯片74191的S1=1，S0=0，這時移位寄存器向左移動，八路彩燈從右向左閃爍。RCO為進位輸出，當74161的輸出端為1111時,RCO輸出1其他情況輸出0.RCO輸出為1時，通過一個反向門74161芯片的置數(shù)端

4、就有一個有效的低電平使計數(shù)器重新置數(shù)，計數(shù)器重新開始計數(shù)。這樣就實現(xiàn)了彩燈從右到左，然后從左到右逐次閃爍，循環(huán)往復。4.花樣二：彩燈從右到左點亮，然后從左到右逐次依次熄滅，全亮全滅。具體原理圖如下圖：花樣二和花樣一的原理基本是一樣的，只是芯片的連接的方法不一樣，故實現(xiàn)的功能也不一樣 ?；佣昧艘粋€74161構成一個十六進制計數(shù)器，當計數(shù)器的輸出端輸出0000、0001、0010、0011、0100、0101、0110、0111時，移位寄存器的S1=0，S0=1,向右移動，八路彩燈從左到右逐次熄滅。當計數(shù)器的輸出端輸出1000、1001、1010、1011、1100、1101、1110、111

5、1時，移位寄存器的S1=1，S0=0，向左移動，八路彩燈從右到左依次點亮。當計時器輸出端為1111時，RCO進位輸出端輸出1，通過一個反向門給計數(shù)器的置數(shù)端LDN一個有效的低電平使計數(shù)器重新計數(shù)。這樣就實現(xiàn)了八路彩燈從右到左點亮，然后從左到右逐次依次熄滅，全亮全滅，循環(huán)往復。5.花樣三：彩燈兩邊同時亮2個逐次向中間移動再散開。具體原理圖見下圖：圖中用到了一個74161芯片、四個三八譯碼器74138芯片、2個二與門、2個三與門、2個四與門。74161芯片構成一個從0000開始計數(shù)的五進制計數(shù)器，計數(shù)器的三個輸出端QA QB QC,分別與四個三八線譯碼器的三個輸入端A B C相連。當計數(shù)器的輸出端

6、為0000時，燈1、2、7、8亮，燈3、4、5、6滅（圖中燈從上往下依次為1、2、3、4、5、6、7、8）。當計數(shù)器的輸出端為0001時，燈2、3、6、7亮，燈1、4、5、8滅。當計數(shù)器輸出端為0010時，燈3、4、5、6亮，燈1、2、7、8滅。當計數(shù)器輸出端為0011時，燈2、3、6、7亮，燈1、4、5、8滅。當計數(shù)器輸出端為0101時，燈 1、2、7、8亮，燈3、4、5、6滅。此時計數(shù)器被清零，重新開始計數(shù)。這樣就實現(xiàn)了八路彩燈兩邊同時亮2個逐次向中間移動再散開，循環(huán)往復。花樣四 ：彩燈兩邊同時亮2個，4亮4滅。具體原理圖見下圖：圖中74161芯片構成一個從0000開始計數(shù)的二進制計數(shù)器，

7、計數(shù)器的輸出端QA QB QC依次與三八線譯碼器74138芯片的三個輸入端 A B C 相連。燈1、2、7、8相連，同亮滅，燈3、4、5、6相連，同亮滅。當計數(shù)器的輸出端為0000時，燈1、2、7、8亮，燈3、4、5、6滅 。當計數(shù)器輸出端為0001時，燈 3、4、5、6亮，燈1、2、7、8滅。此時計數(shù)器被清零，重新開始計數(shù)。這樣就實現(xiàn)了八路彩燈兩邊同時亮2個，4亮4滅，循環(huán)往復?；游澹〝U展功能）:八路彩燈從左至右漸亮，全亮后再分兩半從左至右漸滅，循環(huán)兩次；然后從中間到兩邊對稱地逐次點亮，全亮后仍從中間到兩邊逐次漸滅，循環(huán)2次；然后從左至右順次漸亮。全亮后逆序漸滅，循環(huán)2次。具體原理圖如下圖

8、所示：要實現(xiàn)三種花型完全顯示一遍需要的總拍數(shù)為64，即1-16為第一個花型，17-32顯示第二個花型，33-64顯示第三個花型。圖中用了2片74194芯片、一個74151芯片、一個7474芯片、2個74161芯片、4個非門、4個與非門。芯片74151和7474級聯(lián)構成一個節(jié)拍控制電路，實現(xiàn)脈沖頻率的變換，即產生快慢節(jié)拍。2片74161級聯(lián)構成模128的計數(shù)器來控制花型的變換?？傇韴D：圖中花樣控制器是由1個三八線74138譯碼器和5個74151八選一的數(shù)據(jù)選擇器組成的。由分頻器和時間選擇器選擇出來的脈沖依次與5個數(shù)據(jù)選擇器的輸入端D0,D1,D2,D3相連，而5個數(shù)據(jù)選擇器的輸出端有分別與花樣

9、1、花樣2、花樣3、花樣4、花樣5(擴展功能)的信號輸入端相連。5個74151數(shù)據(jù)選擇器的信號控制端A與A，B與B，C與C都相連，然后再把74151的A B C依次與74138三八譯碼器的輸出端Y0 Y1 Y2相連。這樣通過控制74138三八譯碼器的輸入端A B C就可以選擇呈現(xiàn)哪種花樣了。當74138輸入端為000時，脈沖信號與第一個74151（按從上往下的順序）芯片D0端相連的信號被選通，觸發(fā)花樣1芯片工作，八路彩燈按照花樣1閃爍。同理，當74138的輸入端為001時，八路彩燈按照花樣2工作。當74138的輸入端為010時，八路彩燈按花樣3工作。當74138的輸入端為011時，八路彩燈按花

10、樣4工作。當74138的輸入端為100時，八路彩燈按花樣5,工作。值得一提的是花樣1、2、3、4、5打包后的芯片與八路彩燈的連接方式，這里用到了40個2與門，5個五與門。具體連接方式可見下圖：圖中是花樣1（d2）、2（d1）打包后芯片與2與門和五與門的連接方式，花樣3、4、5的連接方法與1、2是一樣的，輸出端都與其相連的的74151芯片的GN端相與后再接到一個五與門上。這樣做的目的是為了保證當其他花樣不選通時，他們的輸出端都是“1”，這樣再與選通端的信號分別相與，選通端的信號就不會受影響，八路彩燈就會按選通花樣變化。在設計過程中遇到的問題與解決辦法：剛開始設計的是分頻器，當我連接好電路編譯時，

11、軟件出現(xiàn)了報錯，經過仔細查找發(fā)現(xiàn)有個線連重了，修改之后又編譯發(fā)現(xiàn)無錯誤，下載到芯片，觀察燈的閃爍情況符合設計要求。在設計花樣一時，沒有注意芯片上的燈是低電平亮，高電平滅。設計好的的原理圖編譯下載到芯片上測試時，發(fā)現(xiàn)八路彩燈變化形式跟預期的正好相反。發(fā)現(xiàn)問題后，在原先的原理圖上，每個與彩燈相連的輸出端都接上一個反向門，這樣高電平就變成了低電平，然后重新編譯測試，觀察八路彩燈的變化情況，符合設計要求，問題得到解決。在設計花樣四時，設計好電路圖，編譯成功后，下載到芯片，但八路彩燈未按照預期的設計變化，中間的四盞燈亮過后沒有滅，出現(xiàn)了八盞燈同時亮，然后中間的四盞燈才滅，經過分析，發(fā)現(xiàn)原理圖中用7490

12、芯片設計的三進制計數(shù)器出現(xiàn)了問題，后來換用了74161芯片改成模三計數(shù)器連接到電路中，然后編譯下載到芯片，觀察八路彩燈的變化，符合預期要求。在設計花樣三時，一開始毫無頭緒，一直想用2片74194的雙向移位寄存器來實現(xiàn)，但是想了很久沒思路，后來聯(lián)想到花樣四的設計原理，就采用了用74161計數(shù)器和74138譯碼器實現(xiàn)，最后編譯下載到芯片，觀察八路彩燈的變化情況，符合設計要求。當四個基本功能和一個擴展功能的設計都完成后，接下來在功能集成的時候遇到了麻煩。開始設計的時候用74138譯碼器來實現(xiàn)芯片的選通，進而控制彩燈的花型，由于沒有意識到74138輸出端輸出的只可能是高電平或者低電平 ，沒有上升沿和下

13、降沿的觸發(fā)來使計數(shù)器工作，后來就添加了74151數(shù)據(jù)選擇器來選通芯片。因為數(shù)據(jù)選擇器輸出的是一個脈沖信號，有上升沿和下降沿，這樣就可以觸發(fā)計數(shù)器工作了。當把各個功能的集成電路連接好后，編譯下載到芯片，觀察八路彩燈的變化情況，發(fā)現(xiàn)未能符合設計要求。后來發(fā)現(xiàn)在設計電路的過程中默認未選通的花樣芯片輸出端是高電平，經過測試發(fā)現(xiàn)未選通花樣芯片的輸出端并不是高電平，而是有高電平也有低電平。這樣通過與門就會使選通端的輸出信號受到影響，不能正常呈現(xiàn)其花色。為了避免選通花樣芯片的輸出信號不受影響，把每個花樣芯片的輸出端與其輸入端相連的74151數(shù)據(jù)選擇器的GN端通過一個二與門相與，這樣就保證未選通的花樣芯片的所

14、有輸出端輸出的是一個高電平。然后未選通芯片輸出的高電平在與選通花樣芯片的輸出端相與就不會影響選通花樣芯片的輸出信號。把重新改好的原理圖編譯下載到芯片，觀察八路彩燈的變化，符合設計要求。在實驗過程中，把從自己電腦上用quartus9.0編的原理圖，直接拷到實驗室的電腦上發(fā)現(xiàn)編譯有錯，實驗室電腦裝的是quartus5.0，所以用quartus9.0編的原理圖在5.0上編譯會有錯。實習心得與體會。通過短暫的將近2周的實習，我覺得自己學到了很多東西，而且很大程度上也鍛煉了自己的動手能力。通過本次實習，自己熟練地掌握了quartus ii這個軟件，知道了怎樣用這個軟件去設計原理圖。也熟悉了八選一數(shù)據(jù)選擇器74151，計數(shù)器74161