正文 16路循環(huán)彩燈控制電路的設(shè)計(jì)

1、16路循環(huán)彩燈設(shè)計(jì)報(bào)告一、 課程設(shè)計(jì)的目的1、鞏固和加強(qiáng)數(shù)字電子技術(shù)課程的理論知識。2、掌握電子電路的一般設(shè)計(jì)方法，了解電子產(chǎn)品研制開發(fā)過程。3、掌握電子電路安裝和調(diào)試的方法及其故障排除方法，學(xué)會用ewb軟件或multisim軟件對電路仿真。4、通過查閱手冊和文獻(xiàn)資料，培養(yǎng)獨(dú)立分析問題和解決問題的能力。5、培養(yǎng)創(chuàng)新能力和創(chuàng)新思維。二、 任務(wù)的描述用中規(guī)模集成電路實(shí)現(xiàn)節(jié)日彩燈控制電路，主要用計(jì)數(shù)器、譯碼器、數(shù)據(jù)分配器和移位寄存器等芯片集成，本次設(shè)計(jì)特點(diǎn)是用雙色發(fā)光二極管，能發(fā)出紅色和綠色兩種色光。有以下四種演示花型：花型1： 16路彩燈同時(shí)亮滅,亮、滅節(jié)拍交替進(jìn)行。花型2：16路彩燈每次8路燈亮

2、，8路燈滅，且亮、滅相間，交替亮滅?；ㄐ?：16路彩燈先從左至右逐路點(diǎn)亮，到全亮后再從右至左逐路熄滅，循環(huán)演示。花型4：16路彩燈分成左、右8路，左8路從左至右逐路點(diǎn)亮、右8路從右至左逐路點(diǎn)亮，到全亮后，左8路從右至左逐路熄滅，右8路從左至右逐路熄滅，循環(huán)演示。要求彩燈亮、滅一次的時(shí)間為2秒，每256秒自動轉(zhuǎn)換一種花型。花型轉(zhuǎn)換的順序?yàn)椋夯ㄐ?、花型2、花型3、花型4，演出過程循環(huán)演示。三、設(shè)計(jì)任務(wù)分析 根據(jù)任務(wù)要求，可將這次任務(wù)分成兩部分，一部分是輸出部分即數(shù)據(jù)子系統(tǒng)，可用移位寄存器實(shí)現(xiàn)外加一個(gè)定時(shí)器；另一部分是控制電路部分要用數(shù)據(jù)選擇器。四、具體設(shè)計(jì)過程的描述 根據(jù)彩燈的亮滅規(guī)律，為了便于

3、控制，決定采用移位型系統(tǒng)方案，即用移位寄存器模塊的輸出驅(qū)動彩燈，彩燈亮、滅和花型的轉(zhuǎn)換通過改變移位寄存器的工作方式來實(shí)現(xiàn)。16路彩燈需要移位寄存器模塊的規(guī)模為16位，但為了便于實(shí)現(xiàn)花型4的演示花型，將其分為左、右兩個(gè)8位移位寄存器模塊LSR8和RSR8。 由于彩燈亮、滅一次的時(shí)間為2秒，所以選擇系統(tǒng)時(shí)鐘CLK的頻率為05Hz，使亮滅節(jié)拍與系統(tǒng)時(shí)鐘周期相同。此時(shí)，256秒花型轉(zhuǎn)換周期可以用一個(gè)模128的計(jì)數(shù)器對CLK脈沖計(jì)數(shù)來方便地實(shí)現(xiàn)定時(shí)，定時(shí)器模塊取名為T256S。 將整個(gè)系統(tǒng)分為數(shù)據(jù)子系統(tǒng)和控制子系統(tǒng)，根據(jù)它們各自的不同功能劃分，上述兩個(gè)8位移位寄存器模塊LSR8、RSR8和256秒定時(shí)器

4、模塊T256S顯然屬于數(shù)據(jù)子系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)子系統(tǒng)操作控制功能的部分即為控制子系統(tǒng)，控制器模塊取名為CONTR。為了方便操作，設(shè)置一個(gè)加電后的手工復(fù)位信號RST。當(dāng)RST有效時(shí)，將控制器模塊CONTR置于合適的初始狀態(tài)，使其從花型1開始演示；同時(shí)將定時(shí)器模塊T256S異步清0，使計(jì)時(shí)電路一開始就能正常工作。循環(huán)彩燈的整體結(jié)構(gòu)框圖如下圖所示：圖表 1循環(huán)彩燈整體結(jié)構(gòu)框圖 框圖中，CO為定時(shí)器模塊T256S的時(shí)間到輸出，實(shí)際上就是模128計(jì)數(shù)器的進(jìn)位輸出，當(dāng)T256S處于127時(shí)，CO為1。DRDL分別為移位寄存器模塊的右移和左移串行數(shù)據(jù)輸入端，Ml、M0為移位寄存器模塊的方式控制端。當(dāng)MlM000

5、時(shí)，移位寄存器處于保持狀態(tài)；當(dāng)MlM0=01時(shí)，移位寄存器處于右移狀態(tài)；當(dāng)MlM010時(shí)，移位寄存器處于左移狀態(tài)；當(dāng)MlM011時(shí)，移位寄存器處于并行置數(shù)狀態(tài)。根據(jù)規(guī)定的彩燈亮滅規(guī)律，導(dǎo)出系統(tǒng)控制器的ASM圖，如圖表2系統(tǒng)控制器的ASM圖所示。其中，SRl6為2個(gè)8位移位寄存器模塊LSR8和RSR8級聯(lián)構(gòu)成的16位移位寄存器，部分操作符號功能定義如下。 SLO：將括號內(nèi)指定的移位寄存器模塊左移1位，右側(cè)位移入0。 SU：將括號內(nèi)指定的移位寄存器模塊左移1位，右側(cè)位移入1。 SR0：將括號內(nèi)指定的移位寄存器模塊右移1位，左側(cè)位移入0。 SRl：將括號內(nèi)指定的移位寄存器模塊右移1位，左側(cè)位移入1。

6、設(shè)計(jì)控制算法時(shí)，要注意保證判別條件T0(即定時(shí)器T256S的時(shí)間到輸出Co)只可能在判別它的狀態(tài)下能夠?yàn)?，否則，系統(tǒng)將不能正常工作。由于本系統(tǒng)中花型1、花型2演示一遍需要2個(gè)時(shí)鐘周期，花型3演示一遍需要32個(gè)時(shí)鐘周期，花型4演示一遍需要16個(gè)時(shí)鐘周期，而每種花型演示時(shí)間為128個(gè)時(shí)鐘周期，所以，只要加電復(fù)位后控制器處于So狀態(tài)，定時(shí)器處于0狀態(tài)，且控制器和定時(shí)器同步工作，在每種花型的第2個(gè)狀態(tài)判斷T0的狀態(tài)可以滿足時(shí)序上的要求。圖表 2系統(tǒng)控制ASM圖256秒定時(shí)器模塊T256S可以用兩片74163級聯(lián)實(shí)現(xiàn)，由于模為128且需要產(chǎn)生進(jìn)位輸出，所以必須將兩片74163級聯(lián)為128進(jìn)制的程控計(jì)數(shù)

7、器。對于兩個(gè)移位寄存器模塊LSR8和RSR8，可以用74198實(shí)現(xiàn)。細(xì)化數(shù)據(jù)子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的控制圖如下圖所示： 我們可以根據(jù)循環(huán)彩燈的花型變換以及上述數(shù)據(jù)子系統(tǒng)列出74163的控制激勵(lì)表：LD,B1,B0,A1,A0的表達(dá)式比較復(fù)雜，我選擇用數(shù)據(jù)選擇器實(shí)現(xiàn)，其數(shù)據(jù)選擇表如下圖所示：QCQBQA(LD)B1B0A1A000011111001T0111101011111011T01T01T0100R00101101T01T01T0110L00110111T01001根據(jù)上述數(shù)據(jù)選擇表畫出循環(huán)彩燈控制電路的控制器五、設(shè)計(jì)方案的確定 六、總結(jié)我認(rèn)為自己在這次實(shí)習(xí)中收獲很多。剛拿到題目感到很無措，但自知這是

8、課程要求，自己只能硬著頭皮去做。上網(wǎng)查資料，可能是自己選擇的方法不對找到的資料很少，所以自己又將課本譯碼器、數(shù)據(jù)選擇器等一些芯片的組成和工作原理看了一遍，感覺當(dāng)你帶著目的去看書，就會有不一樣的收獲，才得到足夠的資料。在確定了所選元器件后，我和同伴進(jìn)行分工，我進(jìn)行的是數(shù)據(jù)子系統(tǒng)部分相關(guān)的設(shè)計(jì)，而他則是控制子系統(tǒng)的相關(guān)設(shè)計(jì)。這樣的分工合作讓我受益頗豐，彼此進(jìn)行交流會感到從對方那里學(xué)到了不少東西。由于是第一次使用對于有些功能還不是十分了解，對軟件的應(yīng)用不十分熟悉，使元件的排版和線路的布局不十分和諧。雖然在總體過程中進(jìn)行的還算順利但還是發(fā)現(xiàn)自己有許多的不足。我覺得自己對電子設(shè)計(jì)相關(guān)方面的了解所知道的真是太少了，在查資料時(shí)有時(shí)遇到的東西是自己從未聽說過的，感覺自己就像個(gè)