電科0802班課程設(shè)計(jì)報(bào)告數(shù)電電科李洋洋10號

1、西安郵電學(xué)院數(shù)字電路課程設(shè)計(jì)多路彩燈控制器書學(xué) 院 名稱：通信與信息學(xué) 生：李洋洋（10）專 業(yè) 名稱：電子信息科學(xué)與技術(shù)班級：0802實(shí) 習(xí) 時(shí)間：2010 年 6 月 21 日 2010 年 7 月 2 日一、設(shè)計(jì)目的1.、掌握移位寄存器的移位，置位功能設(shè)計(jì)方法；2、掌握 TTL 集成電路驅(qū)動發(fā)光二極管的設(shè)計(jì)方法；3、掌握數(shù)字電路的設(shè)計(jì)。二、課程設(shè)計(jì)的任務(wù)和原理、設(shè)計(jì)一個(gè) 8 路移存型彩燈控制器，彩燈用發(fā)光二極管 LED 模擬，具體要求如下：彩燈明暗變換節(jié)拍為 2 秒和 1 秒，兩種節(jié)拍交替運(yùn)行；、能演示三種花型，花型自擬。由花型 1 至花型 3 先按快節(jié)拍循環(huán)一遍，再按慢節(jié)拍循環(huán)一遍，然

2、后回到快節(jié)拍，周而復(fù)始。、基本原理：發(fā)光二極管的亮、滅由移位寄存器的輸出高、低電平來控制；不同花型由左至右或由右至左的變化即由移位器的右移功能完成；八個(gè)發(fā)光二極管的亮、滅直接由移位寄存器的輸出端控制，需要移位寄存器來控制花型的變化。三、課程設(shè)計(jì)過程1、模塊化設(shè)計(jì)：根據(jù)數(shù)學(xué)系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方法，將總系統(tǒng)各個(gè)功能區(qū)域來實(shí)現(xiàn)，使每個(gè)區(qū)域必要的聯(lián)系，形成具有功能的一個(gè)系統(tǒng)。模塊化設(shè)計(jì)是總體功能的一個(gè)分割，有利于試驗(yàn)中的排查清除故障。2、子模塊設(shè)計(jì)：就是對完成部分功能的子模塊的可行性和可制作性進(jìn)行分析，綜合，直至將他們的功能完整實(shí)現(xiàn)。四、總體方案設(shè)計(jì)第一步：要實(shí)現(xiàn)彩燈的亮和滅，需要脈沖信號的輸入，即首先要

3、產(chǎn)生脈沖，這一步由定時(shí)器來實(shí)現(xiàn)。第二步：實(shí)現(xiàn)如何控制節(jié)拍，由來實(shí)現(xiàn)。 第三步：實(shí)現(xiàn)花型的變換，由片來實(shí)現(xiàn)。第四步：花型的演示，由片來實(shí)現(xiàn)五、單元電路的設(shè)計(jì)1、課程設(shè)計(jì)所需儀器及元器件74LS1942 個(gè)51K1 個(gè)74LS1613 個(gè)0.01F1 個(gè)74LS1512 個(gè)4.7F1 個(gè)74LS042 個(gè)發(fā)光二極管8 個(gè)彩燈花型控制電路節(jié)拍控制電路定時(shí)器2、各個(gè)單元電路（1）花型演示電路由二片移位寄存器 194 級聯(lián)實(shí)現(xiàn)。其八個(gè)輸出信號端連接八個(gè)發(fā)光二極管，用其輸出信號控制發(fā)光二級管的亮滅實(shí)現(xiàn)花型演示。三種花型變換樣式花型 1：從左至右順次漸亮。花型 2：8 路燈分兩半。從右至后，再從左至右漸滅；

4、亮，后，再從右至滅；花型 3：從中間到兩邊對稱地逐次漸亮，后仍由中間到兩邊逐次漸滅。移存器輸出狀態(tài)編碼表設(shè)計(jì)是每種花型完整顯示一遍遍，所以三種花型完全顯示一遍需要的總結(jié)拍數(shù)為 32，即 116 顯示第一個(gè)花型，1724 顯示第二個(gè)花型，2532 顯示第三個(gè)花型。要用 194 實(shí)現(xiàn)三個(gè)花型的連續(xù)顯示必須對兩片 194 的 S1、S0 和 SL、SR 一句節(jié)拍的變化進(jìn)行相應(yīng)的改變?，F(xiàn)將兩片 194 分為低位片 1 和片 2。列出各花型和其對應(yīng)的 194 的 S1、S0、SL、SR 的輸入信號及節(jié)拍控制信號列表如下：節(jié)拍序號第一種花型第二種花型第三種花型11000000000010001000110

5、0021100000000110011001111003111000000111011101111110411110000111111111111111115111110001110111011100111611111100110011001100001171111111010001000100000018111111110000000000000000901111111100011111111000111111200001111130000011114000000111500000001160000000074LS002 個(gè)面包板1 個(gè)5551 個(gè)漆皮銅導(dǎo)線1 個(gè)150 K1 個(gè)經(jīng)過分析可以

6、得到控制 194 高低位片的右移變化的控制量。用 Q4Q0 表示161 從到低位的各個(gè)輸出端。控制結(jié)果表達(dá)式如下：194 低位片194片SL = 2SL = 2節(jié)拍控制器信號低位片片花型Q4Q3Q2Q1Q0S1S0SLSRS1S0SLSR1000000110100000101101000010011010000110110100010001101100101011011001100110110011101101101000010011010010100110101001001101011010011011000100100110101001001110010010011110100102100

7、001011011000110110110010101101100111011011010010010010101100100101101001001011110010031100010101111001101011110101010111101110101111100100011111011000101111010001011111100010電路圖如下：（2）花型控制信號電路由二片 161 級聯(lián)的模（三種花型節(jié)拍每種顯示兩遍，再總體重復(fù)一遍的總節(jié)拍數(shù)）計(jì)數(shù)器。161 的級聯(lián)用的是同步，并用QH 清零。當(dāng)三種花型全新顯示一遍后（總共 64 拍）所以將 161的輸出變?yōu)槠?Q2（即 QG）信

8、號輸給節(jié)拍控制電路的 151 的 A 來通過節(jié)拍控制電路改變第二遍花型顯示的頻率。161 的 CP 脈沖來自節(jié)拍控制電路中 74 的輸出端 Y。電路圖如下：SL = 3SR = 23 231 = 41 = 3 4（3）節(jié)拍控制電路由一片 151 和一片 74 級聯(lián)實(shí)現(xiàn)。整體上實(shí)現(xiàn)脈沖頻率的變換，即交替產(chǎn)生快慢節(jié)拍。令 74 的 Vcc，CLR，PR 都接，將Q 的輸出接到 D 端，Q 端的輸出接到 151 的D1 端。令 151 的 D0,D2,D3,D4,D5,D6,D7,B,C,G,GND 接低電平，Vcc 接信號的 CP 脈沖，A 端接由花型控制電路的 QG 輸出。所以 Y 端的輸出就為

9、：Y=CPA+QA，D0 接時(shí)鐘(Q 是 74D 觸發(fā)器的輸出端)由 D 觸發(fā)器具有功能，上一個(gè)狀態(tài)，所以在每一個(gè)CP 脈沖的上升沿，Q 輸出為上一次的慢了一拍。（即一個(gè)脈沖）。也就比時(shí)鐘信號電路的 CP 脈沖所以通過A 為 0 或 1 選擇 Y 端輸出的脈沖的頻率。A 端接的是 161 的到達(dá)第 64 拍時(shí) QG 為 1 接下來的 65128 拍為變慢后的脈沖輸出。電路圖如下:片的 QG 即當(dāng)（4）時(shí)鐘信號電路由一片 555 加上適當(dāng)電容及電阻實(shí)現(xiàn)。電容?。?.7f0.01f電阻?。?50 k4.7 k電路圖如下：六、電路組裝、調(diào)試過程中發(fā)生及解決的方法。做課程設(shè)計(jì)這幾天我有了很大的收獲。起

10、初想預(yù)習(xí)但不知道都該看些什么也不知道從何看起，因?yàn)閷ψ约阂O(shè)計(jì)的東西一點(diǎn)思路都沒有。所以第一天去了只知道要用到 CP 脈沖產(chǎn)生電路，我以為直接照著連就好了。的那么簡單，因?yàn)槲乙婚_始操作就不知道怎樣布線才合理，常出現(xiàn)知道這條線該走哪兒連過去，看過老師的示范后，對老師的布問題并不是想電路圖不很是敬佩，于是自己也那樣連了。連完時(shí)鐘電路后，滿以為會很成功，因?yàn)殡娐愤B得很簡潔。結(jié)果是加電后 LED 二極管居然，檢查電路沒什么問題，我開始不知所措，于是去其他同學(xué)，發(fā)現(xiàn)好多同學(xué)都有和我一樣，有同學(xué)說那可能是線的而問題，也可能是板子，也可能是電容的正負(fù)極插反了不管是什么問題，一個(gè)個(gè)排除吧。最終其實(shí)也沒很確切的

11、知道問題的所在，因?yàn)椴煌姆椒ǘ荚谠嚲唧w是哪個(gè)也不確定了。我覺得最可能是電容的正負(fù)極和 LED 的插穩(wěn)與否。其實(shí)在電路組裝過程中，遇到的最大問題是，分布不夠合理，無法很好的布線。于是在分析了按照各個(gè)控制電路的設(shè)計(jì)后計(jì)算了要用的個(gè)數(shù)和個(gè)之間的關(guān)系，較合理的插好了。其次就是布線，因?yàn)橐蠼徊妫覚M平豎直，所以在保證連通的情況下，在布線上也下了不少工夫，盡力做到我認(rèn)為很合理的布線。調(diào)試過程中，第一輪用萬用表歐姆檔測試，就遇了實(shí)驗(yàn)板上有插孔不通的情況，導(dǎo)致不能正常工作。相對于別的辦法，我選擇了導(dǎo)線顯示連通，因?yàn)槠涓魑?，更易?shí)現(xiàn)。對于導(dǎo)線則只能換掉。第二輪接電后，用萬用表的電壓檔測試單元電路的狀態(tài)。如

12、：時(shí)鐘信號電路的信號是否正常產(chǎn)生，控制信號電路中的計(jì)數(shù)器能否正常計(jì)數(shù)，D 觸發(fā)器能否每 2 拍翻轉(zhuǎn)一次最后在整體上測試一遍。通過這次課程設(shè)計(jì)，我對數(shù)字電路有了更深的認(rèn)識，也提高了動手能力。西安郵電學(xué)院系 課程設(shè)計(jì) 過程考核表學(xué)生李洋洋班級/學(xué)號電科 0802/10 號承擔(dān)任務(wù)（）電路與電子技術(shù)基礎(chǔ)教學(xué)部所在部門電子實(shí)施時(shí)間2010 年 6 月 21 日 2010 年 7 月 2 日具體內(nèi)容第一周周一：聽老師講授數(shù)字電路的設(shè)計(jì)方法及需要注意；周二：選定題目，并設(shè)計(jì)電路，完成電路設(shè)計(jì)；周三：電路仿真；周四：領(lǐng)取元器件，開始組裝電路；周五：組裝電路；第二周周一：組裝電路；周二：老師驗(yàn)收電路；周三：寫實(shí)驗(yàn)；周四：寫實(shí)驗(yàn)；周五：實(shí)驗(yàn)總結(jié)；指導(dǎo)教師（師傅）職務(wù)或指導(dǎo)教師（師傅）對學(xué)生的評價(jià)學(xué)習(xí)態(tài)度 認(rèn)真一般 不認(rèn)真學(xué)習(xí)紀(jì)律 全勤偶爾缺勤 經(jīng)常缺勤實(shí)踐能力 很強(qiáng)一般 較差指導(dǎo)教師（師傅）對學(xué)生專業(yè)知識或社會實(shí)踐能力等情況的意見指導(dǎo)教師（師傅）簽字年月日西安郵電學(xué)院系 課程設(shè)計(jì) 成績鑒定表學(xué)生李洋洋班級/學(xué)號電科 0802/10 號進(jìn)行時(shí)間2010 年