1、XXXX大學數字邏輯課程設計報告多路彩燈控制器學院名稱：學生姓名：專業名稱：班 級：實習時間：多路彩燈控制器的設計一、課程設計題目（與目的）（一）多路彩燈控制器（二）課程設計目的1、進一步掌握數字電路課程所學的理論知識；2、熟悉各種常用集成數字芯片的功能和應用，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、數電課程設計可以增強我們的動手實踐能力。二、任務和要求彩燈控制器可以自動控制多路彩燈按不同的節拍循環顯示各種燈光變換花型。彩燈控制器是以高低電平來控制彩燈的亮滅。實現彩燈控制可

2、以采用EPROM編程、RAM編程、可編程邏輯器件、單片機等實現。在彩燈路數較少，花型變換比較簡單時，也可以用移位寄存器實現。彩燈控制器設計要求 設計一個8路移存型彩燈控制器，彩燈用發光二極管LED模擬，具體要求如下：1、能演示三種或三種以上花型，花型自擬。2、選做：彩燈明暗變換節拍為1.0s和2.0s，兩種節拍交替運行。（二）課程設計的總體要求1、電路設計盡可能簡化，做到模塊。組裝電路時，先單獨組裝振蕩電路，測試無誤后，再組裝其他模塊。2、所有發光二極管都要接限流電阻。阻值在100500之間。3、所有器件的多余輸入端不允許懸空，請按實際情況做合適的處理。4、電路中的高電平正常情況下3V，低電平

3、正常情況下0.4V。介于二者之間的電平為非正常電平，會造成邏輯錯誤。三、總體方案的選擇針對題目設計要求，通過分析問題和思考，設計出如下方案：（一）整體功能的實現需要四個模塊來實現：花型的演示、花型的控制，節拍的控制，時鐘信號的產生。（二）主題框圖如下：花型控制花型演示節拍控制時鐘信號（三）各模塊簡要設計思路：時鐘信號電路：時鐘信號的產生由一個555多頻振蕩器來實現；節拍控制電路：節拍變化由74LS151八選一數據選擇器完成，節拍的快慢變化可由74LS74雙上升沿D觸發器完成，它可實現二分頻；花型控制電路：由兩個74LS161（四位二進制同步計數器）完成；花型演示電路：由兩個74LS194（雙向

4、移位寄存器）來實現。四、單元電路的設計（一）設計所需的器件表一器件型號數量器件型號數量74LS0054.7f174LS041001f174LS201150k174LS7414.7k174LS1511100274LS1612面包板174LS1942剝線鉗15551萬用表1導線若干（二）各個功能單元1、脈沖產生模塊由一片555芯片及適當電容和電阻既可實現。時鐘信號電路圖如下：節拍控制模塊由一片74LS151和一片74LS74級聯實現節拍的快慢交替。讓74的Vcc、CLR、PR都接高電平，將的輸出端接到D端，Q的輸出端接到151的端。令151的B、C、接低電平，接時鐘信號的CP脈沖，A端接由花型控制

5、電路的D1輸出。所以=+。D觸發器具有記憶的功能，記錄上一個狀態，所以在每一個CP脈沖的上升沿，Q輸出作為上一次的記錄，即為一個脈沖。也就比時鐘信號電路的CP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，即當達到第64拍時，節拍由慢一拍，到第128拍恢復，如此循環。節拍控制電路如下圖：3、花型控制模塊用兩片161，級聯成為一個模為64的計數器，當為1時重新計數。通過此模塊可產生對CP的16、32和64分頻。花型控制電路如下圖：4、花型演示模塊由二片194級聯實現，八個輸出信號端（低位片和高位片）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來實現花型演示。六種

6、花型變換樣式：花型1：從左至右依次點亮，全亮后，再從左至右依次熄滅；花型2：八路燈分成兩半，分別從左至右漸亮；全亮后，再分別從左至右熄滅；花型3：從兩邊到中間對稱地逐個漸亮，全亮后由兩邊到中間順次漸滅；花型4：從右至左順次點亮，全亮后，再從右至左順次熄滅；花型5：八路燈分成兩半，分別從右至左漸亮；全亮后，再分別從右至左熄滅；花型6：從中間到兩邊對稱地逐個漸亮，全亮后由中間到兩邊順次漸滅。表二 移位寄存器輸出狀態編碼表時鐘節拍花型1花型2花型3花型4花型5花型610000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 000021000 0000100

7、0 10001000 00010000 00010001 00010001 100031100 00001100 11001100 00110000 00110011 00110011 110041110 00001110 11101110 01110000 01110111 01110111 111051111 00001111 11111111 11110000 11111111 11111111 111161111 10000111 01110111 11100001 11111110 11101110 011171111 11000011 00110011 11000011 11111

8、100 11001100 001181111 11100001 00010001 10000111 11111000 10001000 000191111 11111111 1111100111 11111111 1110110011 11111111 1100120001 11111111 1000130000 11111111 0000140000 01111110 0000150000 00111100 0000160000 00011000 0000注：六種花型總的節拍為64，第一種16個節拍，第二種8個節拍，第三種8個節拍，第四種16個節拍，第五種8個節拍，第六種8個節拍；之后每個花

9、型節拍都慢一倍，就是128拍，當六種花型分別快節拍、慢節拍演示完后，又從快節拍第一種花型開始，如此循環。要用194實現將六個花型的連續顯示時，必須通過兩片74LS161的輸出來控制對兩片194的S1、S0和SL、SR。下表列出了六種花型和其對應的194的S1、S0、SL、SR的輸入信號。如下表：表三 六種花型對應194的部分管腳取值花型節拍數194（1）194（2）一160101二80101三80110四161010五81010六81001由此表和161產生的對CP的16、32、64分頻可畫出對應194的S1、S0和SL、SR的波形圖。如下圖：由此波形圖可得出對應194的S1、S0、SL、SR

10、的卡諾圖0001111001100111000001111001100110100001111001000111100100011110010001111001由上述卡諾圖可得194的部分控制端邏輯函數，如下圖：194（1）194（2）=+=+=+=+=+綜上，可得花型演示電路，如下圖： 五畫總體電路圖經過上面的分析得到了如下的電路：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、CP脈沖產生電路波形圖與分頻電路波形圖2、花型1的波形（從上到下，依次為CP、LED1LED8）花型2的波形（從上到下，依次為CP、LED1LED8）花型3的波形（從上到下，依次為CP、LED1L

11、ED8）花型3的波形（從上到下，依次為CP、LED1LED8）花型3的波形（從上到下，依次為CP、LED1LED8）7、花型3的波形（從上到下，依次為CP、LED1LED8）七、電路組裝、調試過程中發生的問題及解決的方法這個數字電路課程設計總共用了6天的時間完成，這幾天都在學習思考和實踐中都有所收獲。第一天就拿到了題目，倒是在具體設計電路時出現了疑惑。用194去實現一個花型很簡單，但是要同時實現3-6個還是有難度的，是通過151實現嗎？經過思考沒有得到解決，只覺得161的計數器如果不去控制194的變化，那他的價值就不大，接下來我看了一些書籍，大概有了自己思路，于是開始設計。整個設計過程用了周二

12、一整天。周三的時候開始連線。我嚴格按照試驗要求。組裝電路時，先單獨組裝振蕩電路，測試無誤后，再組裝其他模塊。當這天結束的時候，前三個模塊已經沒有問題，但是花型出來時亂的，在經過多次用萬用表測量后，發現，大部分都是因為接觸不良引起。經過重新擺放芯片的位置，避開面包板上的接觸不良的地方，解決了部分問題。但是花型還是沒有按照設計的顯示出來，經過跟同學討論，發現我設計的電路有些復雜，有些部分是可以簡化處理的。而且芯片的布局不是很合理，導致線比較亂。周四的時候我把我的電路重新設計了一下，然后拆掉原先所有芯片跟導線，然后經過合理的設計之后重新放置芯片，按照新的設計連接導線。第五天，電路已經連接完畢，但是還

13、是會出現問題。于是開始調試，在調試過程中，第一次用萬用表歐姆檔測試，就知道了電路板上有插孔不通的情況，導致芯片不能正常工作。經過一系列的調試，終于出現了六種花型。在老師驗收的時候，發現花型前三個跟后三個節拍不同，然后我就把板子拿下來認真思考檢查，最終發現時151的輸入A端接法錯誤，經過修改之后，演示的結果與設計完全相同。這也就標志著我實習的成功，心中很有成就感。八、分析和總結從本次課程設計中我收獲了很多，可以總結為以下幾點：（一）鞏固數電知識這次課程設計主要是運用數字電路邏輯設計的一些相關知識，在整個實習過程中，都離不開對數字電路課程知識的再次學習。我在最開始，就先將實習用到的知識通過翻閱數電

14、書回顧一遍。這樣的回顧讓我對知識的理解更加透徹，對后來的快速設計起了很好的鋪墊作用。學會用電路板、芯片、導線等組裝各種功能的電路雖然這不是第一次用電路板，但當時的運用也只是插些導線和電阻電容，沒用充分利用此資源。這次的實習中應用了整個板子，實習后對電路板的組成又了解了許多，并能熟練運用。實習中通過對電路的連接也懂得了如何通過設計的分析對所連電路的整體布局，如何更好地放置芯片在最合適的位置。在導線的連接上，如何選擇導線走向是關鍵，我們應該盡量保證所連電路的簡捷。和同學共同合作、相互學習、共同進步在設計過程中經常會遇到一些自己可能暫時無法想明白的問題，請教同學或老師是很好的做法，節省時間，也會從別人身上學到更多。九、參考文獻 高等教育出版社 王毓銀編 科學出版社 徐維 編西安郵電大學 數字邏輯課程設計 過程考核及成績鑒定表學生姓名薛曉婷 班級/學號信工1003班（03104085）承