数电设计报告多路彩灯控制器XUPT.docVIP

数字电路课程设计报告书 ——多路彩灯控制器 系部名称 ： 学生姓名 ： 专业名称 ： 班 级 ： 实习时间 ： 2009年 12月7 日至2009年12月18日 分频式三花型八路彩灯控制器 一. 实验目的 1.复习数字电路知识，学会将数电理论用于实际电路中去； 2.认识常用逻辑器件，并学会使用这些芯片设计简单数字电路； 3.学会使用面包板测试设计好的逻辑电路，并使用万用表进行调试排错； 4.培养合作精神与独立完成电路的能力，初步学会自主设计、连接、调试数字电路的方法。 二. 实验要求 多路彩灯控制器 在实验板上构建一个多路彩灯控制器，要求 1. 至少控制8路彩灯信号，产生3种以上的花型变换； 2. 彩灯用发光二极管代替； 3. 花型由设计者自行确定； 三. 设计题目与思路 1.彩灯花型设计： 花型1（1 Hz） 花型2（0.5 Hz） 花型3（1 Hz） 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 0 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 1 1 1 1 1 0 0 0 1 0 0 0 0 1 1 1 0 0 1 1 1 0 0 1 1 1 1 1 1 0 0 1 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 0 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 0 0 1 1 1 1 1 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 2.实现思想简述： 为了实现符合上述花型的数字逻辑电路，需要考虑以下五个问题： 1.如何产生时钟信号？ 2.如何分别实现每种花型？ 3.如何在花型之间进行自动转换？ 4.如何在花型结束后继续重头开始循环？ 5.如何控制分频？ 以上五个问题可以通过以下方法实现： 时钟信号的产生： 555定时电路接线简单，其产生的时钟对于低速数字系统已经足够使用，故采用EN555芯片设计时钟电路以产生1Hz的时钟信号。 2.花型的实现： 以上设计的三种花型使用移位寄存器(74LS194)实现较为方便，故选用移位寄存器来实现以上花型控制。花型一、二需要将两个移位寄存器串联使用，具体方法是将右边四个灯所在的移存型寄存器最左端输入给左边四个灯所在的移位输入端。 其中花型一仅需要将移位控制置为左移，将最左端的输出通过一个非门在输入给移位输入端即可实现该功能，而花型二则需要通过一个D触发器(74LS74)来实现，当第7个彩灯（如不做说明，这里及以后的第X个彩灯均指从左向右数第X个彩灯）点亮时，给D触发器一个信号，使其跳变为0，这里采用D触发器的异步清零端较为合适，将彩灯信号取非后置入D触发器的异步清零端，即可使D触发器输出为0，并将其输给移位寄存器输入端。即可实现花型二的效果，这里需要保证D触发器的时钟信号仅输入一个上升沿，可以用节拍器来实现。 3. 花型的自动切换： 为了实现花型的自动切换，较为简便且高效的办法是记下该三种花型总耗时，然后在花型切换的时刻，使用判决电路进行切换，实现该功能需要一套计数逻辑，可使用74LS161进行计数，为了判决状态后实现花型，故使用八选一数选器(74LS151)辅助相关的门电路实现花型自动切换功能。 4.花型的自动循环 由于采用了计数器进行节拍计数，故只需要将计数器采用复位的方法进行清零即可实现花型自动循环。 5.分频选择器设计 计数器本身就具有分频的功能，可以实现模2分频计数，这里需要设计的是分频选择器。设计一个控制端ENABLE，使得当ENABLE为1时分频，否则保持原频率，初步设计如下： 当ENABLE为0时，A门输出始终为1，此时CP_OUT为CP的非输出给移位寄存器，实现了原频率计数； 当ENABLE 为 1 时， CP_OUT = ~(~CPX2)CP,可实现分频脉冲； 该分频选择器原理图如