廣東工業(yè)大學網絡工程課程設計

課程設計課程名稱_電子技術綜合設計與實訓題目名稱彩燈循環(huán)控制器學生學院 自動化學院—專業(yè)班級一網絡學號學生姓名—指導教師20年10月30日

廣東工業(yè)大學課程設計任務書題目名稱彩燈循環(huán)控制器學生學院自動化學院專業(yè)班級網絡工程姓名學號一、 課程設計的內容完成彩燈循環(huán)控制器的設計任務。二、 課程設計的要求與數據設計要求包括：10路彩燈分別用10個發(fā)光二極管模擬，編號依次為0，1，...9。10個數碼管依次顯示數字0、1、2....9，1、3、....9，0、2、4..8，不斷循環(huán)，相應的10路彩燈能夠自動循環(huán)點亮，每個數字顯示時間相等；該控制電路應有啟動、停止和復位按鈕。按下復位按鈕，自動清零顯示數字“0”；按下啟動按鈕，彩燈按上述規(guī)律變化。按下停止按鈕，彩燈停止顯示。三、 課程設計應完成的工作利用各種電子器件設計彩燈循環(huán)控制器；利用DE2板對所設計的電路進行驗證；總結電路設計結果，撰寫課程設計報告。四、課程設計進程安排序號設計各階段內容地點起止日期1選擇課程設計題目，分析題目要求及熟悉實驗軟件。實驗2號樓214星期一2查閱資料，提出設計方案并討論，設計電路。實驗2號樓214星期二3進行原理圖輸入并調試電路實驗2號樓214星期三4調試電路、改進實驗2號樓214星期四5下載并檢查實驗2號樓214星期五發(fā)出任務書日期：20年10月23日 指導教師簽名:計劃完成日期：20年10月30日 基層教學單位責任人簽章:主管院長簽章：摘要這次的課程設計主要是用計數器來實現的，這個彩燈循環(huán)控制電路的實質就是要產生一系列有規(guī)律的數列，然后通過一個七段數碼管將數字顯示出來。這里使用的主要就是計數器，計數器在時序電路中應用的很廣泛，它不僅可以用于對脈沖進行計數，還可用于分頻，定時，產生節(jié)拍脈沖以及其他時序信號。運用計數器的不同的功能和不同的接發(fā)就可以實現不同的序列輸出了。而這次的內容還包括分電路圖的整合，使這個彩燈循環(huán)顯示器能夠按照要求那個依次輸出自然序列，奇數序列，偶數序列為了實現這個循環(huán)輸出的功能，在設計的時候還用到了一個移位寄存器，可以利用它的輸出端來控制三個計數器的工作情況，可以讓三個計數器依次工作，就可以達到要求的依次循環(huán)輸出數列。本次實驗需要兩個頻率cp1和cp2，且cp2=2cp1，所以要用到分頻電路，本實驗中主要也是用計數器來實現分頻功能。關鍵詞：循環(huán)彩燈，計數器，移位器，分頻目錄TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"1設計任務及要求 1\o"CurrentDocument"1.1主要任務 1\o"CurrentDocument"1.2技術要求 1\o"CurrentDocument"2設計方案 1\o"CurrentDocument"2.1基本組成方框圖 1\o"CurrentDocument"3方案的實現 2\o"CurrentDocument"3.1數字循環(huán)模塊的設計 2\o"CurrentDocument"3.2控制模塊的設計 3\o"CurrentDocument"3.3二分頻模塊的設計 4\o"CurrentDocument"4測試步驟及實驗結果 5\o"CurrentDocument"5結論與問題討論 55.1設計所遇到的問題 55.1心得體會 5\o"CurrentDocument"參考文獻 5\o"CurrentDocument"附錄（總電路圖） 71設計任務及要求1.1主要任務以LED數碼管作為控制器的顯示元件，它能自動地依次顯示出數字0、1、2、3、4、5、6、7、8、9（自然數列），1、3、5、7、9（奇數列）和0、2、4、6、8（偶數列），然后由依次顯示出自然數列、奇數列、偶數序列....如此周而復始，不斷循環(huán)。1.2技術要求電路要實現停止、啟動、復位清零3個按鍵的功能。每個數字的一次顯示時間基本相等。2設計方案2.1基本組成方框圖圖1基本方框圖設計的基本思想：由控制模塊（由計數器和譯碼器實現）分別控制自然數列、奇數數列和偶數數列三大塊的循環(huán)，而自然數列、奇數數列和偶數數列的設計基本上是一樣的，再用脈沖信號來控制數字的顯示時間都相等。

3方案的實現3.1數字循環(huán)模塊的設計3.10自然數、奇數、偶數數列的循環(huán)在這一個模塊，主要是用3個74192來分別實現自然數、奇數、偶數數列的循環(huán)，（如圖2（a）、（b）、（c））所示cp2控制端VCCLDNAQABQBCQCDQDDNCONUPBONCLR74192A1B1C1lnst18COUNTR一'D1D—vcccpinst274192-0LDNA QAB QBC QCD QDDN COTUP BOFCLR— CO11NTFR_Ns圖2（b）：奇數數列圖2（a）:自然數列圖2（c）:偶數數列設計的基本思想：圖2（a）所示的自然數列是用一個模十計數器74192來完成的，其中UP端接cp1脈沖，CLR（高電平清零）由控制模塊來控制實現在圖2（a）、（b）和（c）之間的循環(huán)，A1、B1、C1、D1則是作為輸出的十個彩燈的BCD碼，要接到LED數碼管和小彩燈上面去（見3.11彩燈和數碼管顯示模塊）；圖2（b）則奇數數列循環(huán)的模塊，它也是由74192來實現的，考慮到奇數數列的一個特點，0001、0011、0101、0111、1001，其最低位（則A端）始終為1，所以在Qa處接一個或門，或門的另一端接控制端（低電平有效），所以在奇數數列模塊有效期間，A端輸出始終為1。圖2（c）是偶數數列，其原理跟圖2（b）是一樣的，與上一個0，是A端輸出始終為0。3.11彩燈和數碼管顯示模塊圖3：彩燈和數碼管顯示模塊這個模塊是比較簡單的，在3.10中自然數、奇數、偶數模塊每次都只有一個模塊是有效的，其它模塊的A、B、C、D輸出全為0，所以用或門把3個BCD碼或成一個BCD碼，用二-十進制譯碼器7442把BCD碼翻譯成十進制接到彩燈上，用數碼管譯碼器7447把BCD碼在LED顯示管上顯示3.2控制模塊的設計控制模塊是整個電路設置的關鍵，這一塊要實現的功能是：當數字循環(huán)模塊中的自然數數列循環(huán)一圈后，控制模塊控制它跳到奇數數列，奇數數列循環(huán)一圈后，控制模塊控制它跳到偶數數列，當偶數數列循環(huán)一圈后，控制模塊控制它跳到自然數數列……，這樣一直循環(huán)下去，則實現課程設置的要求。如圖4所示，可以用計數器74193來實現模三計數，產生0000，0001，0010三種狀態(tài)，通過二-四譯碼器74139來產生CLR1、CLR2、CLR3三個控制端（低電平有效），分別控制自然數列、奇數數列和偶數數列的運行。在這里要給74193的UP端一個脈沖，二這個脈沖是來之三個74192的D端的或非，其原理如下：在電路中只能有一個74192是有效的，其它兩個的A、B、C、D端輸出都為0，有效的那個74192的D端的輸出的規(guī)律是0000000011-0，它與其它兩個D端的或非是1111111100-1,則當D端的輸出從0變到1時（剛好走完一個模式的計數），就給控制模塊的74193一個上升沿脈沖，使74193計一次數，從而是計數循環(huán)模

塊跳轉使另外一個74192有效，這樣就可以實現整個計數模塊的塊間循環(huán)。在圖4中有一個replace的按鈕，它是一個復位鍵，每按一次，就會產生一個0脈沖，使74193清零，從而使彩燈循環(huán)回到自然數列循環(huán)，則是回到循環(huán)的初始狀態(tài)。74193LDNA QA—B QBC QC—D QD—74193LDNA QA—B QBC QC—D QD—DN CON0-UP BON0-CLRinst5—C0UNTRinst132:4DB2ODBR-OY23NG2N Y22NG1N Y21NB2 Y20NA2 Y13NB1 Y12NA1 Y11N Y10NA74139CLR3CLR2CLR1圖4：控制模塊3.3二分頻模塊的設計在圖2中，我們需要兩個脈沖cp1和cp2,其中要使cp1=2cp2，原因是：自然數列接cp2脈沖，做模十計算，每計數一次，彩燈亮一下，時間間隔是t1=1/cp2；奇數和偶數數列接cp1脈沖，由于奇數和偶數數列也是做模十計算，每計兩次數，彩燈才亮一下，時間間隔是t2=2/cp1，要使t1=t2,則要使cp1=2cp2。圖5：分頻模塊如圖5所示。Clk如圖5所示。Clk接外部頻率，這里是接27Mhz的頻率，所以要用一個lpm_counter來進行24分頻，使cp1的頻率約為1.68hz，結果是使彩燈大概每秒亮一次。Open接一個開關與外部脈沖相與，起到停止和啟動的作用，當open撥到低電平時，整個電路沒有脈沖，因而停止運行。4測試步驟及實驗結果經上機測試，證明該電路是可行的，實現了彩燈對自然數列、奇數數列、偶數數列……的循環(huán)，并且實現了復位，啟動和停止功能的按鈕。5結論與問題討論5.1設計所遇到的問題5.1心得體會這次的課程設計是一次難得的鍛煉機會，讓我們能夠充分利用所學過的理論知識還有自己的想象的能力，另外還讓我們學習查找資料的方法，以及自己處理分析電路，設計電路的能力。總之我覺得這樣的實踐對我們現在的學習以及以后的工作都是很大的幫助，而且對我