搜索
数字电路课程设计报告课程名称：循环彩灯控制器设计题目：循环彩灯控制器学院：电气工程与自动化学院专业：测控技术与仪器学生姓名:申泽轩学号:311308000623班级：测仪1302指导教师:朱红伟谢东垒日期:2015.12.181目录1.摘要---------------------------------------------------------------------------------------------------------22.关键字------------------------------------------------------------------------------------------------------23.设计背景--------------------------------------------------------------------------------------------------23.1了解数字电路系统的定义及组成----------------------------------------------------------23.2掌握时钟电路的作用及基本构成----------------------------------------------------------23.3课程设计计划书----------------------------------------------------------------------------------33.4设计要求---------------------------------------------------------------------------------------------44.设计方案的选择-----------------------------------------------------------------------------------------45.电路分析---------------------------------------------------------------------------------------------------65.1电路总体框图---------------------------------------------------------------------------------------65.2各模块组成及功能分析-------------------------------------------------------------------------65.3工作原理分析---------------------------------------------------------------------------------------66.元器件清单------------------------------------------------------------------------------------------------77.各个模块部分分析--------------------------------------------------------------------------------------77.1电源部分----------------------------------------------------------------------------------------------77.2脉冲电路部分---------------------------------------------------------------------------------------87.3四种码产生电路------------------------------------------------------------------------------------97.4彩灯控制电路-------------------------------------------------------------------------------------117.5信号输出电路-------------------------------------------------------------------------------------127.6总体电路图-----------------------------------------------------------------------------------------138．仿真界面-------------------------------------------------------------------------------------------------139.分析与总结----------------------------------------------------------------------------------------------1610.参考文献------------------------------------------------------------------------------------------------182循环彩灯控制器的设计1.摘要本次循环彩灯的设计制作由时钟信号CP电路、花型控制电路、花型演示电路、节拍控制电路构成的集成电路来实现，其中花型控制电路由1614位二进制同步计数器完成，花型演示电路由195双向移位寄存器完成（可左移右移完成花型变化），节拍变化由151八选一数据选择器完成，节拍的快慢变化可有74双上升沿D触发器完成，它可实现二分频。2.关键字循环彩灯、时钟信号CP电路、花型控制电路、花型演示电路、节拍控制电路。3.设计背景3.1了解数字电路系统的定义及组成数字电路系统一般包括输入电路、控制电路、输出电路、时钟电路和电源等。输入电路主要作用是将被控信号转换成数字信号，其形式包括各种输入接口电路。比如数字频率计中，通过输入电路对微弱信号进行放大、整形，得到数字电路可以处理的数字信号。模拟信号则需要通过模数转换电路转换成数字信号再进行处理。在设计输入电路时，必须首先了解输入信号的性质，接口的条件，以设计合适的输入接口电路。3.2掌握时钟电路的作用及基本构成时钟电路是数字电路系统中的灵魂，它属于一种控制电路，整个系统都在它的控制下按一定的规律工作。时钟电路包括主时钟振荡电路及经分频后形成各种时钟脉冲的电路。比如多路可编程控制器中的555多谐振荡电路，数字频率计中的基准时间形成电路等都属于时钟电路。设计时钟电路，应根据系统的要求首先确定主时钟的频率，并注意与其他控制信号结合产生系统所需的各种时钟脉冲。33.3课程设计计划书课程设计题目循环彩灯控制器姓名申泽轩学号311308000623班级测仪1302院部电气工程与自动化学院专业测控技术与仪器组员申泽轩、杨吉成指导教师朱红伟、谢东垒课程设计目的1．进一步掌握数字电路课程所学的理论知识。2．熟悉几种常用集成数字芯片的功能和应用，并掌握其工作原理，进一步学会使用其进行电路设计。3．了解数字系统设计的基本思想和方法，学会科学分析和解决问题。4．培养认真严谨的工作作风和实事求是的工作态度。5．数点课程设计是大学中为我们提供的一次动手实践的机会，增强动手实践的能力。课程设计环境用proteus仿真软件画出总体电路图、word编写课程设计报告课程设计任务和要求设计要求：1.8路彩灯能演示三种花型（花型自拟）；2.彩灯用发光二极管LED模拟；3．选做：实现快慢两种节拍的变换。设计任务：1．设计电路实现题目要求；2．电路在功能相当的情况下设计越简单越好；3.注意布线，要直角连接，选最短路径，不要相互交叉；4.注意用电安全，所加电压不能太高，以免烧坏芯片和面包板。课程设计工作进度计划4序号起止日期工作内容12015年12月8日~2015年12月10日选择设计题目并阅读相关文献、资料，学习使用proteus22015年12月11日~2015年12月12日根据设计任务和要求，做出大纲和目录32015年12月13日~2015年12月14日根据目录做出设计内容42015年12月15日~2015年12月16日根据设计内容用proteus画图52015年12月17日整理课程设计的格式与内容62015年12月18日打印并装订3.4设计要求设计一个东西方向和南北方向十字路口的交通灯控制电路。〖基本要求〗设计一四花样自动切换的彩灯控制器，要求实现：(1)彩灯一亮一灭,从左向右移动(2)彩灯两亮两灭，从左向右移动(3)四亮四灭，从左向右移动(4)从1～8从左到右逐次点亮，然后逐次熄灭(5)四种花样自动变换。〖主要参考元器〗555,74LS161，74LS74,74LS153,74LS1644.设计方案的选择针对题目设计要求，经过分析与思考，拟定以下二种方案：方案一：总体电路共分三大块。第一块实现花型的演示；第二块实现花型的控制；第三块实现时钟信号的产生。主体框图如下：时钟信号CP产生电路花型控制电路花型演示电路5方案二：在方案一的基础上将整体电路分为四块。第一块实现花型的演示；第二块实现花型的控制；第三块实现节拍控制；第四块实现时钟信号的产生。并在部分电路的设计上与方案一采用了完全不同的方法，如花型的控制。主体框图如下：根据所提供的实验器材各模块总体思路如下：时钟信号CP电路：参见高等教育出版社王淑银主编的《数字电路与逻辑设计》课本P404图10-3-6（a）;花型控制电路：由1614位二进制同步计数器完成；花型演示电路：由195双向移位寄存器完成（可左移右移完成花型变化）；节拍控制电路：节拍变化由151八选一数据选择器完成，节拍的快慢变化可有74双上升沿D触发器完成，它可实现二分频。总体方案的选择方案一与方案二最大的不同就在，方案一是基于基本要求而设计的，方案二加入了节拍的变化，花型控制电路和花型演示电路的CP都是节拍控制之后的CP。两种方案的基本思路相同，将整个设计电路的功能模块化，设计思想比较简单。元件种类使用少，且都较熟悉易于组装电路。这么设计的出发点是：电路设计模块化，易于检查电路，对后面的电路组装及电路调试都很方便。。花型控制电路简单，花型也比较简单。由于在设计的构想时期，已经确定将电路模块化，设计的过程中又已经将节拍控制电路设计出来，通过仿真软件也实现了设计要求——分频。方案二同时完成了选做的要求，只要确保每一模块实现其功能方案二并不难也不复杂，为了确保短时间内完成课程设计和高效率，我选择了方案二。65.循环彩灯控制器电路分析5.1电路工作总体框图交通灯控制电路主要由以下几部分构成，如图1所示，有电源电路，脉冲电路，分频电路，倒计时电路，状态控制电路，灯显示电路。图1彩灯控制器系统框图5.2各模块的组成及功能分析1.时钟电路：由两个555和电阻电容组成，构成两个多谐振荡器，一个周期为0．721秒，控制计数器和寄存器，另一个周期为14.01秒，控制双D触发器。2.四种码产生电路:由模十六计数器74LS161产生四种码。3.自动转换控制电路：由双D触发器74LS74和四选一数据选择器74LS153组成，双D的两输出端接数据选择器的地址输入端，它能产生两位循环二进制码，每改变一种状态，数据选择器选择一种码输出，使彩灯花样自动循环。4.数据输出电路：由八位移位寄存器74LS164和八个彩灯组成，选择输出的每一种码输入到寄存器的数据输入端，使码在寄存器的八个输出端自左向右移动，实现彩灯的花样。5.3工作原理分析从多谐振荡器出来的脉冲信号分为两