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重庆科技学院数字电子技术课程设计彩灯闪烁电路的设计1彩灯闪烁电路的设计一、设计任务和指标要求．1、设计时间：2011.1.10~2011.1.142、地点：I4023、课程设计题目：彩灯闪烁电路的设计4、指标要求：彩灯闪烁电路要求能对4个彩灯进行按要求闪烁，其彩灯闪烁的顺序是：（1）开始四个灯全亮；（2）依次灭，4秒后全灭；（3）彩灯在4秒中闪烁4次；（4）依次亮，4秒后全亮；（5）彩灯在4秒中闪烁4次；（6）回到第（2）状态。（选作）对8个灯进行有规律循环的控制。不同的学生可以对彩灯闪烁的状态进行自己的循环规律的设计，并且可以自己设定彩灯循环和闪烁的时间。对于有能力的同学可以选作扩展功能。二、设计框图及整体概述本次设计通过一个74LS90对脉冲进行计数，接成一个五进制的计数器，4秒记一次数。然后通过一个74LS138译码器来控制移位寄存器移位和置数，从而来控制四个灯在每个周期中买一秒中的亮与灭。以这个设计思想来完成此次的课程设计。1、设计思想控制系统分为三个模块，分别是一74LS90芯片为中心的计数模块，二以74LS为中心的译码电路，三是以74LS194为中心的移位控制为中心。（1）对设计要求的分析，列出真值表入下表1所示表1、设计要求的逻辑分析表计数器（Q1Q2Q3Q4）移位寄存器（S1S0）移位寄存的输出（Q1Q2Q3Q4）000011111111111111111100010101110011重庆科技学院数字电子技术课程设计彩灯闪烁电路的设计2000100000010111111000011110000111100001111000000110110001100111011110101110000111100001111000011110000（2）计数控制由表1观察计数器的功能为五进制循环计数器。根据计数器的功能表，对其进行线路连接的所要的功能，根据设计要求，设计可以分为五个状态，所以把计数器设计成5进制的计数器，计数单位为四秒。计数器74LS的功能表如下表2所示。表274LS90复位／计数功能表复位输入端输出端R0(1)R0(2)S9(1)S9(2)Q3Q2Q1Q0110X11X0XX11X0X00XX00X1XX00X000000001001计数计数计数计数重庆科技学院数字电子技术课程设计彩灯闪烁电路的设计3图（1）计数器循环的图五进制由功能表可以设计五进制计数器如下图（1）所示。有功能表中可以看到，当R0（1）和R0（2）同时为“1”，S9(1)为“0”时可以实现异步置零，所以结成五进制的计数器，它包含的状态有：0000、0001、0010、0100、0101，有一个瞬态0110，当道0110是由于反馈的作用，实现异步清零的五进制的循环计数器。图（2）五进制计数器设计（3）译码电路译码功能由74LS138实现，其功能表如下表3所示，各个引脚的功能如图（2）所示。从功能表中可以看到，只有三输入，然而从设计要求的逻辑分析表中也可以观察到，计数000000010010001101000101重庆科技学院数字电子技术课程设计彩灯闪烁电路的设计4器的输出有效位数只有第三位，所以把计数器的Q2Q1Q0在此处键入公式。译码器的输入信号，刚好满足输入要求。从功能表中可只译码器输出有效信号为地点平，所以在引出相应的信号可能会对输出信号取非。表374LS138译码器功能表输入输出S12S+3SA2A1A00Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7Y100000111111110001101111111001011011111100111110111110100111101111010111111011101101111110110111111111100××××11111111×1×××11111111图（3）74LS138引脚图（4）移位电路移位电路芯片是74LS194，它有向左向右移和置数的功能，本次设计利用的是它的置数和向右移位的功能。其功能表如下表（4）所示，引脚图如下图（3）所示。重庆科技学院数字电子技术课程设计彩灯闪烁电路的设计5图（4）74LS194移位寄存器引脚图表（4）74LS194功能输入输出CPRCS1S0SRSLDOD1D2D3Q0Q1Q2Q3清除×0××××××××0000送数↑111××abcdabcd右移↑101DSR×××××DSRQ0Q1Q2左移↑110×DSL××××Q1Q2Q3DSL保持↑100××××××n0Qn1Qn2Qn3Q保持↓1××××××××n0Qn1Qn2Qn3Q对与S1、S0的控制，从设计要求的逻辑分析表中可以看出，S0始终是为“1”的，而S1却始终是与Q0的输出相反，所以对于S0、和S1控制只需要，把S0始终置为“1”，S1的输入信号引计数器的最低位取反就可以实现对移位寄存器的移位和置数的循环控制。对于右移的信号和指数信号，第一个环节的置数为“1”，所以引入的信号为译码器的Y0端口引出信号取反后送到移位寄存器的指数端，为了放置在别的时刻给置数端输入无效的“0”信号，所以在引出的信号末端加一个二极管，来滤掉“0”信号。第二个环节是对芯片的右移操作，因为开始的时输出全为“1”，这时候要给右移数置数端口送一个“0”知道全部为“0”，SR为右移置数端口，有译码器的输出有效信号为低电平，我们直接就可以把Y1断后的输出的信号引入作为右移信号。第三环节，当第二步完成后执行的是闪烁功能，这时候要使LED闪烁起来只有给它的阳极端送“1”“0”，才能是实现闪烁的功能，为此只有给置数端不断交换植重庆科技学院数字电子技术课程设计彩灯闪烁电路的设计6入数值，如何来改变置入的数值呢?以Y2输出信号为线索，以CP的规律性变换灵感，当Y2有效的时候，把它取反后与CP相与就得到了规律性的变化的“0”“1”信号，并且是在特定的时候有效。第四个环节，在第三个环节刚好闪烁四次后，此时LED全部处于灭的状态，此时给右移置数端口送入“1”，使LED依次的点亮，置入的数据信息由Y3端口输出的信号取反然后有二极管滤掉“0”后送到SR端口。从而实现依次亮的效果。第五个环节，和第三个环节一样，通过Y4输出的有效信号取反后和CP相与便得到一个有规律的“0”“1”变换信号，当然这个CP是是另外的特定的脉冲源。（5）LED电路由于LED的额定压降在1.3V左右，而移位寄存器额输出有效信号为+5V,所以要保证LED的正常发光，必须要器件来给他分压，所以根据它的压降，串联一个400Ω左右的电阻就可以让其在有效信号来的时候正常发光了。2、流程图（1）计数器模块流程图入图（5）所示，它构成一个五进制的循环计数器，只要输出状态为0101时刻马上实现清零，让芯片从零开始从新开始计数。图（5）计数器工作流程图（2）移位寄存器的S0与S1状态转换图如下图（6）所示，由设计内容的要求做出开始是否0101计数开始是继续计数否重庆科技学院数字电子技术课程设计彩灯闪烁电路的设计7的相应的转换图。图（6）S1S0的状态转换图（3）总流程图图（7）流程总图三、仿真调试过程及结果分析（1）对第一个环节的仿真调试，仿真原理图如图（8）所示，效果图如图（9）所示。原理是利用控制电路对，74LS194进行置数“1”。1111011101五进制计数器开始计数全亮状态依次灭状态闪烁状态依次亮状态闪烁状态000001010011100译码芯片选择移位控制电路重庆科技学院数字电子技术课程设计彩灯闪烁电路的设计8图（8）第一环节仿真图图（9）第一环节仿真效果图（全亮效果）（2）依次灭仿真图和效果图，利用控制电路对74LS194进行移位控制。SR移位数值是“0”。