1、實習題目指導教師職 稱學生姓名學 號日 期實習題目指導教師職 稱學生姓名學 號日 期內蒙古師范大學計算機與信息工程學院數字電路課程設計報告實習題目指導教師職 稱學生姓名學 號日 期設計題目彩燈控制器電路設計指導教師職稱講師姓 名學 號日 期2012/7/5彩燈控制器電路設計計算機信息與工程學院 2010級計科師范漢班 柴寧嬌 20101102059指導老師 張鵬舉 講師摘要 八路循環彩燈控制器整體電路由三部分組成：脈沖發生電路、移位寄存器、控制電路。其中用時鐘脈沖來啟動電路，使其發出不同的頻率產生不一樣的脈沖，控制發光二極管，使電路更好的工作。主要采用 74LS194 芯片接成扭環形結構的移位

2、器來實現，最后做到兩種花型的彩燈循環控制。關鍵詞 脈沖發生電路；移位寄存器；控制電路；彩燈循環。1 設計任務及主要技術指標和要求1.1 設計任務要求設計一個能夠控制八路彩燈的邏輯電路。1.2 主要技術指標和要求(1) 要求彩燈組成二種花型。花型可以自己設置。例如：花型由中間到兩邊對稱性依次亮，全亮后由中間向兩邊依次滅。花型8路燈分兩半，從左自右順次亮，再順次滅。(2) 要求兩種花型交替出現。2 工作原理要想實現本實驗，需要實際時鐘產生電路，循環控制電路和彩燈左右移，及全亮全滅輸出電路。時鐘脈沖產生電路由脈沖發生器產生連續的脈沖。循環電路采用74LS161 ，74LS194實現彩燈的循環控制。具

3、體主要通過兩片雙向移位寄存器74LS194 來實現彩燈電路控制，通過脈沖發生器來產生連續時鐘信號的輸入，由74LS161計數器來控制信號的移動方向，實現左移，右移及亮滅的功能。總體電路原理圖如下 ：時鐘信號的產生花型的控制電路（74LS161）花型的顯示電路花型演示電路（74LS194）圖1：總體電路原理圖花型控制電路 ：由74LS161 4位二進制同步計數器完；花型演示電路 ：由74LS194雙向移位寄存器完成（可左移右移完成花型變化）。3 基本組成3.1 花型控制信號電路由一片74LS161（兩種花型每種顯示一遍）計數器。74LS161芯片用的是同步置數，并清零。74LS161可預置四位二

4、進制計數器(并清除異步)。  圖2 集成計數器74LS161引腳圖時鐘CP和四個數據輸入端A,B,C,D。清零CR，使能EP,ET，置數LD，數據輸出端Q0-Q3，以及進位輸出Rco = 1. (當Q0 Q1 Q2 Q3 = 1111->0000時)。<74LS161功能表> 當清零端CR=“0”，計數器輸出Q3、Q2、Q1、Q0立即為全“0”，這個時候為異步復位功能。當CR=“1”且LD=“0”時，在CP信號上升沿作用后，74LS161輸出端Q3、Q2、Q1、Q0的狀態分別與并行數據輸入端D3，D2，D1，D0的狀態一樣，為同步置數功能。而只有當CR=LD=EP=

5、ET=“1”、CP脈沖上升沿作用后，計數器加1。74LS161還有一個進位輸出端CO，其邏輯關系是CO=1，當Q0 Q1 Q2 Q3 = 1111->0000時。合理應用計數器的清零功能和置數功能，一片74LS161可以組成16進制以下的任意進制分頻器。3.2 花型演示電路(1) 由74LS194雙向移位寄存器完成（可左移右移完成花型變化）。當清除端（CLEAR）為低電平時，輸出端（QAQD） 為低電平。當工作方式控制端（S0、S1）為高電平時，在時鐘 （CLOCK）上升沿作用下，并行數據（AD）被送入 相應的輸出端QAQD。此時串行數據（DSR、DSL）被禁 止。當S0 為高電平、S1

6、 為低電平時,在CLOCK上升沿作用下進行右移操作，數據由DSR送入。 當S0 為低電平、S1 為高電平時，在CLOCK上升沿作 用下進行操作，數據由DSR送入。 當 S0 和 S1 為低電平時，CLOCK 被禁止。 圖3 四位雙向通用移位寄存器74LS194引腳圖(2) 74LS04 TTL 六反相器輔助移位 圖4 六反相器74LS04引腳圖A為輸入端，y為輸出端(y是A的反變量)。  4 設計步驟及方法首先是要實現花型的反復循環，一定是通過74LS161的循環計數功能達到這一功能。 利用Q3 Q2 Q1 Q0從0000到0111這八種狀態變化，來控制花型由中間到兩邊對稱

7、性依次亮，全亮后仍由中間向兩邊依次滅。另外的1000到1111的八種狀態控制花型8路燈分兩半，從左自右順次亮，再順次滅。因此獲得移存器輸出狀態編碼表如下所示 ：表1 移存器輸出狀態編碼表CP花型1花型210000000000000000200011000100010003001111001100110040111111011101110511111111111111116111001110111011171100001100110011810000001000100018燈自動往復循環：這需要對S0，S1有極為精確地控制，由花型得Q1-Q4 燈是一直執行左移功能的，Q5-Q8是執行右移功能的。

8、所以161的輸出端Q3必須作為控制第一片194左移右移的控制端，即Q3一路直接接在S0端，另一路取反之后接在S1端。當161的Q3 = 0時，此時第一片194的S0 = 0,S1 = 1.此時執行左移功能Q1-Q4燈輸出為，0000，0001，0011，0111，1111，1110，1100，1000。而第二片194 S0 = 1,S1 = 0。Q5-Q8執行右移功能燈輸出為0000，1000，1100，1110，1111，0111，0011，0001。就實現了花型。當161的Q3 = 1時，此時第一片194的S0 = 1,S1 = 0.此時執行右移功能Q1-Q4燈輸出為，0000，1000，

9、1100，1110，1111，0111，0011，0001。而第二片194 S0 = 1,S1 = 0。Q5-Q8執行右移功能燈輸出為0000，1000，1100，1110，1111，0111，0011，0001。就實現了花型。兩個74ls194串聯，組成八位的移位寄存器，第一片的Q4端加非門連到SR，Q1端加非門連到SL；在161的前八種狀態 左移時候，SL端循環左移實現由0000到1111燈全亮，然后由1111到0000實現全滅；在161的后八種狀態 右移時候，SR端循環左移實現由0000到1111燈全亮，然后由1111到0000實現全滅。第二片的Q4端加非門連到SR，一直實現由0000-

10、>1111->0000的轉換 。 設計原理圖如下：X2 X3 X4X5 X6 X7 X8 U174LS194DA3B4C5D6SL7QA15QB14QC13QD12SR2CLR1S09S110CLK11GND8VCC16VCC5V1U274LS194DA3B4C5D6SL7QA15QB14QC13QD12SR2CLR1S09S110CLK11VCC5VU874161NQA14QB13QC12QD11RCO15A3B4C5D6ENP7ENT10LOAD9CLR1CLK2V1100 Hz 5 V VCCU3A74LS04DU4B74LS04DVCC5VVCCU5B74LS04DVCCU

11、6C74LS04DX1圖5 設計原理圖5 設計所用器材74LS161一片；74LS194兩片；74LS04一片；面包板兩塊；萬用表一個；導線若干。6 小結歷經小學期的三個星期，我和同伴終于將彩燈控制器課程設計完成。經過這次實驗，終于感覺到了理論與實際的差別還是很大的，最重要的是這個過程非常的考驗人，不僅僅是考察你的理論知識，動手能力，以及檢查問題并解決問題的能力，更是在考驗一個人的耐心，細心。在連接電路的過程中，絲毫不得馬虎，必須清楚的了解每個芯片的引腳圖以及功能。說實話，做這次實驗確實有點累，然而，當我開始清理自己的設計成果時，慢慢回味這三周的心路歷程，一種少有的成功喜悅即刻使消除了倦意。在這次實驗中，我們也遇到了許多問題，還要多多感謝老師和各位幫助過我們的同學，因為你們，我們才如此順利地完成了本次實驗。通過本次實驗，我不僅鞏固了課堂上學習的理論知識，掌握了常用集成電路芯片的使用，更加增強了我的動手能力，總之，這門課程使我成熟了許多，學習了許多。在本文的寫作過程中得到了張鵬舉老師的精