数子电路课程设计..docxVIP

西安邮电学院数字电路课程设计报告书——多路彩灯控制器学院名称：电子工程学院学生姓名：李超鹏（15）专业名称：光电信息工程班 级： 0901实习时间：2011年12月19日 —— 2011年12月30日1.引言彩灯控制器可以自动控制多路彩灯按不同的节拍循环显示各种灯光变换花型。彩灯控制器是以高低电平来控制彩灯的亮灭。实现彩灯控制可以采用EPROM编程、RAM编程、可编程逻辑器件、单片机等实现。在彩灯路数较少，花型变换比较简单时，也可以移位寄存器实现。在实际应用场合彩灯可能是功率较大的发光器件，需要加以一定的驱动电路。本课题用发光二极管LED模拟彩灯，可以不用驱动。2.系统设计2.1设计要求任务要求设计一个至少8路移存型彩灯控制器。彩灯用发光二极管LED模拟。具体要求如下：１、能演示三种花型，花型自拟。２、选做：彩灯明暗变换节拍为1.0s和2s，两种节拍交替运行。３、选做：用单片机实现彩灯控制器，要求同上。 用可编程逻辑器件实现彩灯控制器，要求同上。2.2数学建模接到的任务是设计一个彩灯控制器，要求实现三种或三种以上花型。对工作时钟的要求是，能在两种时钟（1S和2S）下交替循环工作。由此，我将整个设计分为三个模块：时钟产生模块、状态产生模块、彩灯控制模块。其中最核心的为状态产生模块。这个模块负责产生3种不同的花型控制信号，传送给下一个单元来实现彩灯的控制。另外，它还需要检测是否一个周期完成，把控制信息反馈给上个单元，来控制时钟的交替变换。时钟产生模块用来产生CP时钟脉冲，包括1S和2S两种，交替切换，具体切换点由状态产生模块的反馈信息决定。彩灯控制用来将数字信号转变为彩灯的亮灭花型。设计变换的花型有3种分别为：0000000000000000000000001000000010001000000110001100000011001100001111001110000011101110011111101111000011111111111111111111100001110111011111101111110000110011001111001111111000010001000110001111111100000000000000001111111011111100111110001111000011100000110000001000000000000000先从左至右依次点亮 先各自从左向右亮 从中间至两边依次渐亮再从右向左依次渐灭 在从左到右依次渐灭 再从两边向中间渐灭2.3系统框图 3.单元电路设计在确定好大体的模块功能后，就进入了具体的模块设计阶段。共分为三个单元：彩灯控制信号产生电路单元、状态产生电路设计单元、彩灯显示控制单元。每个单元单独设计，三个单元通过信号线、反馈线连接在一起，最后经过汇总，就得到整体电路设计电路图。3.1彩灯控制信号产生电路彩灯控制信号产生电路使用组合电路可以实现。整个设计的应用电路中共需要两种频率的时钟脉冲，1秒和2秒。经过查阅相关资料，NE555芯片再加上外围一些电路，就可以产生周期为1秒的脉冲，这可作为一种频率脉冲输出，另外，将此脉冲通过一路D触发器的转换，就可以变为周期为2秒的脉冲，又可作为另一种时钟脉冲输出。两种频率的脉冲有了，此时只需设计一个选频电路，使这两种频率的脉冲在彩灯花型一个周期后，自动切换。我选用了数据选择器来进行选频输出。3.1.1基于NE555芯片CP脉冲产生设计电路图：如图所示，用555定时器构成多谐振荡器的电路。电路接通电源后，电容C1与电阻R1 、R2产生振荡，多次充放电，产生多谐振荡。其中时钟周期为：T=tw1+tw2=0.7(R1+2R2)C=1.002463s这样就成功产生了周期为1秒的脉冲。波形如下：3.1.2分频电路设计设计电路图：如果所示，我用74LS74芯片中的一路D触发器来实现电路的分频。D触发器有使输出状态进行翻转的功能，将D触发器的D和~Q端接在一起，将NE555产生的1S定时脉冲送给CLK端，Q端为输出。在一个时钟下降沿时，D触发器进行一次翻转，假定由高变为低；在第二个时钟下降沿时，D触发器又进行一次翻转，由低变为高；由此，1S定时脉冲就可分频变为2S。这样就成功产生了周期为2秒的脉冲。波形如下：3.1.3选频电路设计电路图：在课内我们学习过74LS151数据选择器，它的功能就是通过A、B、C三个输入端来选择输出端Y输出从D0到D7任意一路的信号。C、B、A分别为000时，Y输出D0端的信号，当C、B、A分别为001时，Y输出D1端的信号。由此，我将NE555输出端1S的时钟信号接在D0端，由D触发器分频后Q端输出的2S的时钟信号接在D1端，将B、C和使能端接地，A端接另一路D触发器的输出端Q，D触发器信号输入D端和~Q连接在一起。在这