1、XXXX學院數字電路課程設計報告書多路彩燈控制器學院名稱：XXXX學生姓名：xx（班內）專業名稱：XXX班 級： 08xx實習時間：20xx年6月21日 20xx年7月2日多路彩燈控制器的設計一 課程設計題目（1）題目：多路彩燈控制器（2）實習目的：1進一步掌握數字電路課程所學的理論知識。2熟悉幾種常用集成數字芯片，并掌握其工作原理，進一步學會使用其進行電路設計。3了解數字系統設計的基本思想和方法，學會科學分析和解決問題。 4培養認真嚴謹的工作作風和實事求是的工作態度。5作為課程實驗與畢業設計的過度，課程設計為兩者提供了一個橋梁。二 任務和要求實現彩燈控制的方法很多，如EPROM編程、RAM編

2、程、單板機、單片機等，都可以組成大型彩燈控制系統。因為本次實習要求設計的彩燈路數較少，且花型變換較為簡單，故采用移位寄存器型彩燈控制電路。（1）彩燈控制器設計要求設計一個8路移存型彩燈控制器，要求：1. 彩燈實現快慢兩種節拍的變換；2. 8路彩燈能演示三種花型；3. 彩燈用發光二極管LED模擬；（2）課程設計的總體要求1設計電路實現題目要求；2電路在功能相當的情況下設計越簡單越好；3. 注意布線，要直角連接，選最短路徑，不要相互交叉；4. 注意用電安全，所加電壓不能太高，以免燒壞芯片和面包板。三 總體方案的選擇（1）總體方案的設計針對題目設計要求，經過分析與思考，擬定以下二種方案：方案一：總體

3、電路共分三大塊。第一塊實現時鐘信號的產生；第二塊實現花型的控制及節拍控制；第三塊實現花型的演示。主體框圖如下： 方案二：在方案一的基礎上將整體電路分為四塊。第一塊實現花型的演示；第二塊實現花型的控制；第三塊實現節拍控制；第四塊實現時鐘信號的產生。并在部分電路的設計上與方案一采用了完全不同的方法，如花型的控制。主體框圖如下：（2）總體方案的選擇方案一與方案二最大的不同就在，前者將花型控制與節拍控制兩種功能融合在一起，是考慮到只要計數器就可以實現其全部功能的原因，且原理相對簡單。這樣設計，其優點在于：設計思想比較簡單。元件種類使用少，且都較熟悉易于組裝電路。缺點則是：中間單元電路連線過于繁多，容易

4、出錯。且可能出現線與關系。要避免這些，則勢必造成門電路使用過多。導致電路不穩定，抗干擾能力下降。而后者則將以上兩種功能分開設計，各單元電路只實現一種功能。其優點在于：電路設計模塊化，易于檢查電路，對后面的電路組裝及電路調試帶來方便。缺點則是：節拍控制電路采用可編輯邏輯電路，原理相對復雜，不易理解。花型控制電路簡單，花型也比較簡單。基于以上原因，加上為了確保短時間內完成課程設計，我選擇了連線少，易于組裝和調試的方案二。四 單元電路的設計1.設計所使用的元件及工具：74LS161（四位二進制同步計數器） 2個；74LS194（移位寄存器）2個；74LS151（八選一數據選擇器） 1個；74LS74

5、（雙D 觸發器） 1個；74LS20（雙四輸入與非門）3個；74LS04（六非門）2個；發光二極管8個；定時器555 1個；電容： 4.7f 1個；001f 1個；電阻： 150k 1個；100 1個；4.7k1個；實驗板一個；萬用表一個；鉗子一個；導線若干。2.各個單元電路（1）花型演示電路 由二片移位寄存器194級聯實現。其八個輸出信號端連接八個發光二極管，用其輸出信號控制發光二級管的亮滅實現花型演示。三種花型變換樣式花型1：8路燈分兩半。從左至右漸亮，全亮后，再分兩半從左至右漸滅。循環兩次；花型2：從中間到兩邊對稱地逐次漸亮，全亮后仍由中間到兩邊逐次漸滅。循環兩次；花型3：從左至右順次漸

6、亮。全亮后逆序漸滅。循環兩次。移存器輸出狀態編碼表我的設計是每種花型完整顯示兩遍，所以三種花型完全顯示一遍需要的總結拍數為64，即116顯示第一個花型，1732顯示第二個花型，3364顯示第三個花型。要用194實現三個花型的連續顯示必須對兩片194的S1、S0和SL、SR一句節拍的變化進行相應的改變。現將兩片194分為低位片1和高位片2，再將其輸出端從低位到高位記為L1L8。列出各花型和其對應的194的S1、S0、SL、SR的輸入信號及節拍控制信號列表如下：(用Li表示Li的取非)經過分析可以得到控制194高低位片的左移右移變化的控制量。用QAQH表示161從低位到高位的個輸出端。控制結果表達

7、式如下：電路圖如下：（2）花型控制信號電路由二片161級聯的模128（三種花型節拍每種顯示兩遍，再總體重復一遍的總節拍數）計數器。161的級聯用的是同步，并用QH清零。當三種花型全新顯示一遍后（總共64拍）161的輸出變為00000100所以將161高位片的Q2（即QG）信號輸給節拍控制電路的151的A來通過節拍控制電路改變第二遍花型顯示的頻率。161的CP脈沖來自節拍控制電路中74的輸出端Y。電路圖如下：（3）節拍控制電路 由一片151和一片74級聯實現。整體上實現脈沖頻率的變換，即交替產生快慢節拍。 令74的Vcc，CLR，PR都接高電平，將Q的輸出接到D端，Q端的輸出接到151的D1端。

8、令151的D0,D2,D3,D4,D5,D6,D7,B,C,G,GND接低電平，Vcc接高電平，D0接時鐘信號的CP脈沖，A端接由花型控制電路的QG輸出。 所以Y端的輸出就為：Y=CP·A+Q·A (Q是74D觸發器的輸出端)由D觸發器具有記憶功能，記錄上一個狀態，所以在每一個CP脈沖的上升沿，Q輸出為上一次的記錄（即一個脈沖）。也就比時鐘信號電路的CP脈沖慢了一拍。 所以通過A為0或1選擇Y端輸出的脈沖的頻率。A端接的是161的高位片的QG即當到達第64拍時QG為1接下來的65128拍為變慢后的脈沖輸出。電路圖如下:（4）時鐘信號電路 由一片555加上適當電容及電阻實現。

9、電容取：4.7f 0.01f電阻取：150 k 4.7 k 電路圖如下：五 總體電路圖六 電路組裝完成后，實際測量的各個單元電路的輸入、輸出信號波形1基本CP脈沖產生電路波形圖與分頻電路波形圖2. 測試波形: (列依次為CP脈沖,低位片194A,B,C,D,高位片194A,B,C,D)花型一：花型二：花型三：七 電路組裝、調試過程中發生的問題及解決的方法。在兩周的課程設計過程中，最重要的是要設計出一個好的原理圖，以節省時間和元器件為原則，用盡量少的器件實現所要求的功能。 一個好的設計必須進行模塊化設計，這樣的設計思路對以后錯誤的排查，系統整體的維護都有至關重要的作用。 問題最多的是電路板的連接

10、。在連接電路板的過程中，芯片的擺放成為了一個重點。因為芯片擺放不好，連線會出現交叉現象，既影響美觀，又容易對實際電路產生影響，可以按照事先做好的各個模塊逐個連接、排錯，通過這種方式獲得較好的電路布局，也利于檢查，大大減少了不必要的麻煩，從而提高了工作效率。調試過程中，第一輪用萬用表歐姆檔測試，就遇了實驗板上有插孔不通的情況，導致芯片不能正常工作。相對于別的辦法，我選擇了導線顯示連通，因為其更明晰，更易實現。對于高阻導線則只能換掉。第二輪接電后，用萬用表的電壓檔測試單元電路的狀態。如：時鐘信號電路的信號是否正常產生，控制信號電路中的計數器能否正常計數，D觸發器能否每2拍翻轉一次最后在整體上測試一

11、遍。在整個調試完成后，卻遇到的新問題：彩燈演示時有時正常有時混亂。在排除其它可能的情況下，我仔細檢查各端子的連接情況，發現清“0”端在清“0”后懸空了。將其插到電源正極后，發現問題解決了。八 分析和總結。此次兩周的課程設計實習， 使我認識到具備扎實的理論知識是非常重要的，這一點在設計電路圖時得到了充分的證明。如果沒有扎實的理論基礎，就不能設計出好的電路，就會給以后的連線造成極大的不便，當然，動手能力也是非常重要的，只有兩者相結合，這樣在未來激烈的競爭中，才能有一番作為。 經過我多次參考、查閱有關書籍和資料，通過自己的思考、成功的設計好了原理圖。然后在計算機上仿真成功了。但仿真成功，只能說明理論

12、成功，實踐就不一定會成功。在連接電路板時，要非常的認真仔細，一個插孔，一個線頭都不能馬虎，因為錯誤很可能發生在各個地方。布線完成后，錯誤可能還會很多，比如芯片導線等接觸不良，導線損壞等等。還有很重要的是，布線一定要整齊，不能有絲毫的馬虎，線條最好不要重疊，交叉，更不能疊在芯片上，否則會產生電磁感應；如果電路有問題，檢查時一定先要斷電，以免燒毀器件。特別是像發光二極管這樣的器件。接二極管時一定要用限流電阻，否則很容易燒壞。 此外，在檢查錯誤時，一定要先局部，后整體，分模塊逐步排查的方法。這種消除錯誤的方法對我們以后走上社會工作崗位很重要。這次課程設計，使我培養了全局觀點和勤儉節約的好習慣。給我今

13、后的學習以很大的幫助，使我的實踐能力進一步加強。九 參考文獻。<<數字電路邏輯設計>> 高等教育出版社 王毓銀編XXXX學院 XXXX 系 課程設計 過程考核表學生姓名xx班級/學號專業/學號/班內承擔任務實驗室（單位）電路與電子技術基礎教學部所在部門電子工程學院實施時間2010年6月21日 2010年7月2日具體內容第一周周一：聽老師講授數字電路的設計方法及需要注意的問題；周二：選定題目，并設計電路，完成電路設計；周三：電路仿真；周四：領取元器件，開始組裝電路；周五：組裝電路；第二周周一：組裝電路；周二：老師驗收電路；周三：寫實驗報告；周四：寫實驗報告；周五：實驗總結；指導教師（師傅）姓名鄭慧娟職務或職稱講師指導教師（師傅）對學生的評價學習態度 認真 一般 不認真學習紀律 全勤 偶爾缺勤 經常缺勤實踐能力 很強 一般 較差指導教師（師傅）對學生專業知識或社會實踐能力等情況的意見指導教師（師傅）簽字 年 月 日 XXXX學院 XXXX 系 課程設計 成績鑒定表學生姓名xx班級/學號專業/學號/班內