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1、广西水利电力职业技术学院题目：多路彩灯控制器设计 姓 名： 张永会 系 （院）： 信息工程系 班 级 ： 12应用电子班 指导老师： 幸敏老师 2013年 12 月 18 日摘要本次设计的是一个8路移存型彩灯控制器，有三种花型，彩灯用发光二极管LED代替，有两种快慢节拍变换目录1、 实训目的12、 电路原理及过程1 1、所需的元器件及工具1 2、电路原理2（1）花型演示电路2 （2）花型控制信号电路6（3） 节拍控制电路7 （4）时钟信号电路原理图8 （5）多路彩灯实际电路图83、 分析和总结9一、实训目的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
2、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数点课程实验是大学中为我们提供的唯一一次动手实践的机会，增强动手实践的能力。2、 电路原理及过程1.所需的元件及工具：74LS161 2个； 74LS194 2个； 74LS151 1个； 74LS74 1个；74LS00 2个； 74LS04 1个； 74LS08 1个发光二极管 8个； 555 1个；电容： 4.7f 1个； 001f 1个；电阻： 150k 1个； 100 3个； 4.7k 1个；面包板一块；万用表一个；钳子一个；导线若干。
3、 2. 电路原理 （1）花型演示电路 由二片移位寄存器194实现。其八个输出信号端连接八个发光二极管，用其输出信号控制发光二级管的亮灭实现花型演示。而花型之间的变化通过花型控制电路的输出即161级联的计数器输出控制（它们由同一个CP脉冲控制）。 三种花型变换样式花型1：从左至右顺次渐亮。全亮后逆序渐灭；花型2：从中间到两边对称地逐次渐亮，全亮后仍由中间到两边逐次渐灭。循环两次；花型3：8路灯分两半。从左至右渐亮，全亮后，再分两半从左至右渐灭。循环两次。移存器输出状态编码表节拍序号花型1花型2花型31000000000000000000000000210000000000110001000100
4、03110000000011110011001100411100000011111101110111051111000011111111111111116111110001110011101110111711111100110000110011001181111111010000001000100019111111111001111111110011111112000111111300001111140000011115000000111600000001我的设计是每种花型完整显示两遍，所以三种花型完全显示一遍需要的总结拍数为64，即18显示第一个花型亮，916第一种花型灭，1724显示第二个
5、花型，2532显示第三个花型。要用194实现三个花型的连续显示必须对两片194的S1、S0和SL、SR一句节拍的变化进行相应的改变,通过161的输出反馈来控制经过观察每16个CP低位片输出Q1Q4变化比较频繁,根据变化的花型频率选用高位片的Q5Q6去控制194的SL、SR、S1、S0的变化从而实现滑行的变化。现将两片194分为低位片1和高位片2，再将其输出端从低位到高位记为L1L8。列出各花型和其对应的194的S1、S0、SL、SR的输入信号及节拍控制信号列表如下：(用Li表示Li的取非)花型低位片节拍控制信号SLSRS1S0SLSRS1S0QE QF 1XL801X L40100XL801X
6、 L40110 2 L8X10XL80101 3XL801xL80111列出卡诺图分析194高位片 QE QF 0 1 QE QF 0 1 0 X X 0 0 0 1 L8 X 1 1 0SL=L8 S1= QE . QF QE QF 0 1 QE QF 0 1 0 L8 L8 0 1 1 1 X L8 1 0 1SR=L8S0= ( QE .Q F)194低位片 QE QF 0 1 QE QF 0 1 0 X X 0 L4 L4 1 X X 1 L8 L8SL=XSR=（QF .L4）+（QF .L8） QE QF 0 1 QE QF 0 1 0 0 0 0 1 1 1 0 0 1 1 1S
7、1=0S0=1由上图分析可以得到控制194高、低位片的左移右移变化控制端S1、S0以及串行输入端的由161的输出端QE 、QF和本身输出端L4和L8控制。用去QAQH表示161从低位到高位的个输出端。（2）花型控制信号电路 由二片161级联的模128（三种花型节拍每种显示两遍，再总体重复一遍的总节拍数）计数器。161的级联用的是同步，并用QH清零。当三种花型全新显示一遍后（总共64拍）161的输出变为00000100所以将161高位片的Q2（即QG）信号输给节拍控制电路的151的A来通过节拍控制电路改变第二遍花型显示的频率。161的CP脉冲来自节拍控制电路中74的输出端Y。用信号发生器代替55
8、5脉冲。（3）节拍控制电路 由一片151和一片74级联实现。整体上实现脉冲频率的变换，即交替产生快慢节拍。 令74的Vcc，CLR，PR都接高电平，将Q的输出接到D端，Q端的输出接到151的D1端。令151的B,C,G,GND接低电平，Vcc接高电平，D0接时钟信号的CP脉冲，A端接由花型控制电路的QG输出。所以Y端的输出就为：Y=CPA+QA (Q是74D触发器的输出端)由D触发器具有记忆功能，记录上一个状态，所以在每一个CP脉冲的上升沿，Q输出为上一次的记录（即一个脉冲）。也就比时钟信号电路的CP脉冲慢了一拍。 所以通过A为0或1选择Y端输出的脉冲的频率。A端接的是161的高位片的QG即当
9、到达第64拍时QG为1接下来的65128拍为变慢后的脉冲输出。电路图如下:（4）时钟信号电路原理图 由一片555加上适当电容及电阻实现。电容取：4.7f 0.01f电阻取：150 k 4.7 k 电路图如下：（5） 多路彩灯实际电路图三、分析和总结。从本次实训中收获很多，总结为以下的几点： 1、巩固数电知识这次课程设计主要是运用数字电路逻辑设计的一些相关知识，在整个实习过程中，都离不开对数字电路课程知识的再学习。在一开始，就先将实习用到的知识通过翻阅数电书回顾了一遍（这也是对这门课的复习，给以后的复习备考减少了很多负担），这样的回顾让我对知识的理解更加透彻，对后来的快速设计起了很好的铺垫作用。
10、而且还参考了数字电路实验指导书和上网查找的资料， 关于芯片的管脚，里面有清晰的描述。2、 理论联系实际通过这次实训，运用所学知识将其付诸实践来完成。这并不是在课堂上的单纯听懂，或者课后看书过程中的深入理解，这需要的是一种理论联系实践的能力。理论知识往往都是在一些理想状态下的假设论，而实际的动手操作则完全不同，需要考虑实际中的很多问题。有些知识在理论上可能完全没错但到了实际中则不然。比如在动笔做题时我们是不用考虑导线、电阻是否连接的牢固合理，但在实际中，导线电阻有时是会带来时延造成花型变化的错乱，所以我们应尽量在连接电路时选择最短路径。平时试验中，我就很认真，所以会比平时不动手的要轻松地多。3、和同学共同合作、互相学习、共同进步实习中经常会遇到一些自己可能暂时无法想明白的问题，请教同学或老师是很好的做法，节省时间，也会从别人身上学到更多。在设计时和同学相互交流各自的想法也是很重要的，不同的人对问题的看法总有差异，我们可以从交流中获得不同的想法，其他人的设计也可能有比你出色的地方，很好的借鉴，并在大家的商讨中选择最优方案最终一定会得到最好的设计方法。4、总结从电路图的设计、实现、仿真、实验报告，都是自己思考和动手。掌握了一些模拟软件的操作，用所学习过的芯片设计电路，并用面包板来实现，实现的过程中排错、检查的能力也得到锻炼。
