1、燕 山 大 學 課 程 設 計 說 明 書燕山大學課 程 設 計 說 明 書題目： 彩色信號燈循環控制 學院（系）： 電氣工程學院 年級專業： 10電力四班學 號： 100103030181 學生姓名： 金琳 指導教師： 張強、呂宏詩 教師職稱： 實驗師 實驗師 燕山大學課程設計（論文）任務書院（系）：電氣工程學院 基層教學單位：電子實驗中心 學 號100103030181學生姓名金琳專業（班級）10級電力四班設計題目彩色信號燈循環控制設計技術參數控制一組3×3指示燈的顯示方式如下：L17至L9按順序依次點亮至全亮，接著L13滅L10、L12、L16、L14一起滅L9、L15、L17

2、、L11一起滅。循環。顯示間隔為1s和2s可調具有暫停和重啟功能設計要求控制“彩色信號指示燈L9-L17”用時鐘頻率控制顯示間隔用撥碼開關設置功能鍵工作量學會使用Max+PlusII軟件和實驗箱；獨立完成電路設計，編程下載、連接電路和調試；參加答辯并書寫任務書。工作計劃1. 了解EDA的基本知識，學習使用軟件Max+PlusII，下發任務書，開始電路設計；2. 學習使用實驗箱，繼續電路設計；3. 完成電路設計；4. 編程下載、連接電路、調試和驗收；5. 答辯并書寫任務書。參考資料數字電子技術基礎.常丹華主編.高等教育出版社.EDA課程設計B指導書.指導教師簽字 基層教學單位主任簽字說明：此表一

3、式四份，學生、指導教師、基層教學單位、系部各一份。年 月 日 目 錄一、設計說明41.1 設計思路41.2 模塊介紹41.4 循環控制模塊的電路原理圖41.3 真值表及功能分析6二、電路原理圖82.2控制電路的電路原理圖82.3總設計原理圖9三、波形仿真圖 93.1 總體電路的波形仿真圖 10四、管腳鎖定及硬件連線 114.1輸入信號的管腳鎖定及硬件連線 114.2 輸出信號的管腳鎖定及硬件連線 11五、心得體會 13參考文獻 13一、設計說明1.1 設計思路控制一組3×3指示燈的顯示方式如下：L17至L9按順序依次點亮至全亮，接著L13滅L10、L12、L16、L14一起滅L9、L

4、15、L17、L11一起滅。循環。為了實現所規定的要求，設計思路為：將要求分為兩步，首先將L17至L9按順序依次點亮至全亮，本步驟可由移位寄存器的移位置數功能，將兩片74194進行進位連接，給予第一片SRSI一個高電平后，移位計數器向右依次移動發出高電平使L19至L9依次點亮至全亮;接下來使用第三片74194向右移位發出低電平，通過與門的邏輯運算分三次熄滅所有彩燈，此時CLRN信號清零所有芯片，循環進入下一周期。通過對設計要求的分析，可以得出如下結論和相應的解決方案：1、通過將兩片74194移位寄存器的級聯以及一片D觸發器實現對右移位數的擴展，將三片接入同一時鐘信號；2、為了實現對彩燈的分組清

5、零，設計時應采用與門實現對輸出口的控制作用；3、第三片74194通過L9的高電平觸發移位，L9為低電平時輸出端為零導致“與”邏輯運算后L17至L9始終為低電平狀態，為了解決這一問題，采用三組反相器與第三片移位寄存器輸出端口相聯實現對邏輯的糾正；4、在整個周期中，L10和L12、L16和L14的亮滅狀況始終相同，為了減小電路的復雜度，將L10和L12、L16和L14的選擇線分別連接；5、設計邏輯門電路實現變頻功能。1.2 模塊介紹1.2.1 循環控制模塊本實驗包含13個狀態的循環控制，通過移位寄存器的位移實現對L17至L9的控制循環控制模塊示意圖如圖1_1所示：1.2.2 變頻控制模塊分別接入C

6、LK1與CLK2兩個所需的時鐘信號，SW1為變頻開關，當SW1為高電平時，通過一反相器屏蔽CLK1輸入，并且導通CLK2信號，將其輸入外電路；當SW1為低電平時，屏蔽SW2信號，通過反相器導通SW1，將CLK1信號導出。1.2.3 控制清零使用一片74194移位寄存器，L9為高電平時，給出一高電平輸出給74194的SRSI，在下一脈沖周期74194輸出端將依次出現高電平，通過反相器使彩燈分為三組依次熄滅。該模塊的電路原理圖如圖1-3所示：圖1-3 控制電路示意圖1.3 真值表及功能分析1.3.1 74194的真值表及功能分析74194是最常見的4位集成雙向移位寄存器，其內部主要由4個邊沿D觸發

7、器構成。它功能全面，具有并行、串行輸入，并行串行輸出的功能。此外，數據具有雙向移動的能力，既可以自左向右串行移動，又可以自右向左串行移動。輸入輸出實現的操作CLRNS1S0CLKSLSISRSIABCDQAQBQCQD0XXXXXXXXX0000復位100XXXXXXXQA*QB*QC*QD*保持110011XX10XXXXXXXX10QA*QA*QB*QB*QC*QC*右移，SRSI為串行輸入，QD為串行輸出1111001OXXXXXXXXXXQB*QB*QC*QC*QD*QD*10左移，SLSI為串行輸入，QA為串行輸出111XXABCDABCD置數，即并行輸入表1-1 74194真值表1

8、.3.2 邊沿D觸發器真值表及功能分析當CLK處于上升沿時，且D端輸入為高電平時，觸發器處于置一狀態，由于當觸發器接到高電平時時鐘信號已經過了上升沿，在下一個時鐘周期的上升沿D觸發器的輸出端將出現高電平點亮L9。CLKDQQ*功能XXXQ保持000置0010101置1111表1-2 邊沿D觸發器的真值表1.3.3 電路各狀態的真值表根據電路的工作特點，可得電路各狀態的真值表茹下圖表示（其中，其中共有TO至T12共13個狀態，態1為燈亮，狀態0為燈滅）燈T0T1T2T3T4T5T6T7T8T9T10T11T12L17011111111111OL160011111111100L1500011111

9、11110L140000111111100L130O00011111010L120000001111100L110O00000111110L100O00000011100L90000000001110二、電路原理圖2.1 變頻器模塊的電路原理圖變頻器電路原理圖如圖2-1所示CLK1與CLK2均受到SW1的控制，SW1為高電平時輸出CLK2，SW1為低電平時，輸出CLK1.變頻模塊的電路原理圖2.2 總設計原理圖圖2-4 總設計原理圖三、波形仿真圖3.1總體電路的波形仿真圖圖3-2.3 總體電路L17L9狀態波形仿真圖四、管腳鎖定及硬件連線4.1輸入信號的管腳鎖定及硬件連線本設計的輸入信號為1H

10、z,2Hz的時鐘信號，通過邏輯電路實現變頻控制。CLK1管腳鎖定為pin74,CLK2管腳鎖定為71，KAIGUAN鎖定為pin53，SW1鎖定為pin464.2 輸出信號的管腳鎖定及硬件連線輸出信號共有9條，如圖所示：輸出端各管腳鎖定情況如下： 共14頁 第 5 頁L17pin196 L16 pin 193 L15 pin 191 L14pin189L13pin 179 L12 pin 176 L11 pin 195 L10pin192L9pin190五、 心得體會這次課程設計，我所做的是循環彩燈的控制，這次課程設計我的數電知識得到了很深的鞏固，激起了我對數字電路設計的極大的興趣。在設計的過

11、程中得到了指導老師和同學的幫助和啟發，本次內容有我自己獨立完成，大大提高了自己對數字電路內容的掌握，一個個問題的解決讓我對自己設計能力增加了信心，增強了自己用邏輯關系解決問題的能力。本次課設內容是用“彩色信號指示燈組L17L9 從L17開始依次點亮后分三組熄滅，然后進行循環，在經過了幾次失敗過后，終于實現了應有的邏輯過程。在老師的啟發下，設計了邏輯門電路對CLK信號進行變頻控制，最終確定了完整的設計方案。最終方案可讀性極高，電路復雜度低同時又能十分完整的實現設計要求。再次對指導老師表示感謝。這次課程設計使我懂得了理論與實際相結合是很重要的，只有理論知識是遠遠不夠的，只有把所學的理論知識與實踐相結合起來，從理論中得出結論，才能真正為社會服務，從而提高自己的實際動手能力和獨立思考的能力。在設計的過程中遇到問題，可以說得是困難重重，這畢竟第一次做的，難免會遇到過各種各樣的問題，同時在設計的過程中發現了自己的不足之處，對以前所學過的知識理解得不夠深刻，掌握得不夠牢固。同時這次課設讓我熟練掌握了EDA設計軟件MAX+plus，認識到了可編程硬件的強大功能，為我以后的學習指明了方向。參考文獻：數字電子技術基礎.常丹華主編 電子工業出版社.2011年EDA課程設計B指導書.燕山大學課程設計評審意見表指導教師評語：該生學習態度 （認真