四花样彩灯控制器.doc

发布时间：2022-05-30 发布人：admin 分类：说明书资料大小：0.20M 资料格式：doc 举报版权申诉

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二○○ ～二○~学年第一学期电子信息工程系数字电子课程设计报告信息科学与工程学院电子信息工程 200~级学专班学姓时院：业：级：号：名：间：二○○~年月日 1

四花样彩灯控制器一、设计任务与要求 1、设计任务（1）彩灯一亮一灭，从左向右移动（2）彩灯两亮两灭，从左向右移动（3）四亮四灭，从左向右移动（4）从左到右 1~8 灯逐次点亮，然后逐次熄灭（5）四种花样自动变换 2、设计要求（1）设计一个能自动转换的彩灯控制器；（2）要求绘出原理图；（3）根据设计要求和技术指标设计好电路，选好元件及参数；（4）在万能板上制作四花样彩灯；（5）拟定测试方案和设计步骤；（6）写出设计性报告。二、方案设计与论证本次设计用多谐振荡器、计数器，数据选择器和 8 位移位寄存器实现。多谐振荡器用于产生计数器和移位寄存器所需的时钟脉冲，用 555 定时器产生。计数器用 74LS161 芯片实现，和组合逻辑电路一起产生四种花样所需的码制。数据选择器用于选择哪种码制，用 74LS153 双 4 选 1 数据选择器实现，其地址输入端 A、 B 用两个 D 触发器构成二位二进制循环加法器，即可实现四种花样的自动切换。移位寄存器用 74LS164 八位移位寄存器实现，并行输出端用于控制 8 个发光二极管。三、单元电路设计与参数计算１、四种码制产生电路设计（1）四种花样的码制根据四种花样的要求可以得到如下的码制： 2

花样状态要求周期（位）码 1 2 3 4 一亮一灭，从左向右移动两亮两灭，从左向右移动四亮四灭，从左向右移动 8 8 8 从 1～8 从 00 左到右逐次点亮， 16 然后逐次熄灭 10000000 11000000 11110000 1111111100000000 （2）、计数器输出真值表由码制可以得到如下的真值表：序号原状态[S(t)] Q4 Q3 Q2 Q1 次态[N(t)] Q4 Q3 Q2 Q1 输出 Z1 Z2 Z3 Z4 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 根据真值表可以得到各种码制 Z1~Z4 的逻辑表达式： Z1= Q3 Q2 Q1 Z2=Q3 Q2 Z3= Q3 Z4=Q4 ；（3）四种码制产生电路设计根据逻辑表达式，用 74LS161 芯片和逻辑门可得如下电路图： 3

2、多谐振荡器电路用 555 定时器产生计数器和加法器的时钟脉冲，改变相应电阻和电容的值即可产生不同频率的时钟信号。本次设计计数器和移位寄存器用 R1=1KΩ、R2=51KΩ、C1=0.01 μF、C2=10μF 产生，时钟周期：T=0.7(R1+2R2)C1=0.721S；加法器即自动转换控制脉冲用 R1=1KΩ，R2=1MΩ，C1=0.01μF、C2=10 μF 产生，时钟周期为： T=0.7(R1+2R2)C1=14.42S。 4

3、彩灯开关电路设计（1）设计思路开关电路通过两个 D 触发器构成两位的二进制加法器，把加法器输出端送到双 4 选 1 数据选择器的地址输入端，决定选择哪一路花样信号，最后将所选的花样信号送到移位寄存器后，并行输出即可控制 8 个发光二极管状态。（2）开关电路详细设计 ①状态转换真值表输入输出 Q1n 0 0 1 1 Q2n 0 1 1 0 Q1n+1 0 1 1 0 Q2n+1 1 1 0 0 ②状态方程：Q1n+1= Q2n，Q2n+1= nQ1 ③激励方程：D1=Q2n，D2= nQ1 （3）开关电路图： VCC 5V 4 3 2 1 U1A ~1PR 1CLK 1D ~1CLR 74LS74N 5 6 1Q ~1Q 10 11 12 13 U1B ~2PR 2CLK 2D ~2CLR 74LS74N 9 8 2Q ~2Q 5 U2 A B ~1G 1C0 1C1 1C2 1C3 ~2G 2C0 2C1 2C2 14 2 1 6 5 4 3 15 10 11 12 13 7 9 1Y 2Y 2C3 74LS153N

4、移位寄存器控制彩灯电路本次设计用 74LS164 八位移位寄存器实现，1、2 端为串行输入端，8 为时钟脉冲输入端，清零端直接接电源，通过移位寄存器将串行输入的花样信号的码制逐位右移到并行输出端，进而控制 8 个彩灯的状态。彩灯不能直接接地，必须接限流电阻，否则二极管可能由于电流过大而烧坏。具体电路如图：四、总原理图及元器件清单 1 整体框图 2．总原理图 6

3 元件清单种类种类芯片芯片电容电容电阻电阻发光二极管发光二极管插槽插槽电路板电路板元件元件 74LS161 74LS161 74LS153 74LS153 74LS74 74LS74 74LS164 74LS164 74LS04 74LS04 74LS08 74LS08 555 555 0.01 μ 0.01 μ 10 μ 10 μ 1K Ω 1K Ω 51K Ω 51K Ω 1MΩ 1MΩ 470 Ω 470 Ω 16 脚 16 脚 14 脚 14 脚 8脚 8脚个数个数 1 1 1 1 2 1 1 1 1 1 1 2 2 2 2 2 2 2 2 1 1 1 1 8 8 8 8 2 2 4 4 2 2 2 2 导线、焊丝若干导线、焊丝若干五、安装与调试本实验的电路板采用的是通用板，即万能板。仔细分析总电路原理图，根据各管脚的连接情况，大致确定芯片插槽的具体位置，将插槽插入确定的位置后，用电烙铁和锡将插槽焊接固定在电路板上。检查各焊接点是否有虚焊，如有则补焊。再将相应的芯片小心地插入相应的插槽内。然后根据总电路原理图细心地将各个相应的管脚通过导线连接起来，并用电烙铁将连接点焊接牢固。检查各焊接点是否有虚焊，如有则补焊。最后再将剩余的二极管，电阻和电 8

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