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1、第 页 共 页第一部分：第一部分：QuartusIIQuartusII 设计报告设计报告1 1、本阶段设计任务描述本阶段设计任务描述设计一个彩灯控制器，满足设计条件：设计一个彩灯控制器，满足设计条件：1 1、有八只、有八只 LEDLED 灯灯 L0L0、L1L7L1L72 2、显示方式、显示方式（1 1）先奇数灯依次亮）先奇数灯依次亮（2 2）再偶数灯依次亮）再偶数灯依次亮（3 3）再由）再由 L0L0 到到 L7L7 依次亮依次亮二、题目分析与设计思路二、题目分析与设计思路分析：根据题目要求，可以得到一个灯亮时的显示顺序表，如图分析：根据题目要求，可以得到一个灯亮时的显示顺序表，如图序号序号
2、L0L0L1L1L2L2L3L3L4L4L5L5L6L6L7L7 1 10 01 10 00 00 00 00 00 0 2 20 00 00 01 10 00 00 00 0 3 30 00 00 00 00 01 10 00 0 4 40 00 00 00 00 00 00 01 1 5 51 10 00 00 00 00 00 00 0 6 60 00 01 10 00 00 00 00 0 7 70 00 00 00 01 10 00 00 0 8 80 00 00 00 00 00 01 10 0 9 91 10 00 00 00 00 00 00 0 10100 01 10 00
3、00 00 00 00 0 11110 00 01 10 00 00 00 00 0 12120 00 00 01 10 00 00 00 0 13130 00 00 00 01 10 00 00 0 14140 00 00 00 00 01 10 00 0 15150 00 00 00 00 00 01 10 0 16160 00 00 00 00 00 00 01 1由图可得，第五次与第九次时由图可得，第五次与第九次时 L0L0 灯亮，第一次与第十次时灯亮，第一次与第十次时 L1L1 灯亮，其余以此类推。而灯亮，其余以此类推。而且小灯一共有且小灯一共有 1616 个状态，因此，我选用了一片
4、个状态，因此，我选用了一片 1616 进制计数器进制计数器 7416174161 和一片和一片 4 4 线线-16-16 线译码线译码器器 7415474154、8 8 片与非门设计电路。片与非门设计电路。思路：将思路：将 7416174161 的四位输入端的四位输入端 A A、B B、C C、D D 接地，接地，LDNLDN 与工作状态控制端接高电平，四位输与工作状态控制端接高电平，四位输出端接入出端接入 7415474154 的的 A A、B B、C C、D D 四个输入端，四个输入端，7415474154 的输出端的输出端 O4NO4N 和和 O8NO8N 通过一个二输入与通过一个二输入
5、与非门接入小灯非门接入小灯 L0L0。O0NO0N 和和 O9NO9N 通过一个二输入与非门接入小灯通过一个二输入与非门接入小灯 L1L1。依次类推，以下的小灯。依次类推，以下的小灯第 页 共 页按要求的显示顺序接入余下的小灯上。从而实现按要求的显示顺序接入余下的小灯上。从而实现 8 8 只只 LEDLED 灯按照题目要求的顺序亮。灯按照题目要求的顺序亮。三、系统总电路设计三、系统总电路设计 四、电路仿真结果及分析四、电路仿真结果及分析如图为功能仿真波形图，因周期大无法显示全部，但电路图已达到预期效果，完全符合题目如图为功能仿真波形图，因周期大无法显示全部，但电路图已达到预期效果，完全符合题目
6、要求。要求。4 4、设计、仿真、调试过程中出现的问题及解决办法设计、仿真、调试过程中出现的问题及解决办法设计电路过程中用八个输出端代替了八个设计电路过程中用八个输出端代替了八个 LEDLED 灯。仿真过程中，时序仿真中有延时，因灯。仿真过程中，时序仿真中有延时，因此改用功能仿真更能体现此改用功能仿真更能体现 LEDLED 灯的灯的 1616 个状态。个状态。第二部分：第二部分：ProteusProteus 设计报告设计报告1 1、本阶段设计任务本阶段设计任务第 页 共 页自动打铃器电路设计自动打铃器电路设计基本要求：基本要求：1 1有数字钟功能；（不包括校时等功能）有数字钟功能；（不包括校时等
7、功能）2 2可设置一个时间，定时打铃；可设置一个时间，定时打铃；3 3响铃一分钟。响铃一分钟。4 4定时时间可调。定时时间可调。5.5. 设计合适的时钟产生电路。设计合适的时钟产生电路。二、题目分析与系统总体设计二、题目分析与系统总体设计根据题目要求，我们把自动打铃器电路分成了根据题目要求，我们把自动打铃器电路分成了 3 3 个模块个模块1 1、数字钟电路、显示电路模块。数字钟电路、显示电路模块。2 2、时间设定及时间可调电路模块。时间设定及时间可调电路模块。3 3、响铃电路模块。响铃电路模块。下图是自动打铃器流程图下图是自动打铃器流程图24 进制计数器60 进制计数器60 进制计数器时秒分时
8、间设定及时间可 调电路响铃电路三、各模块电路设计三、各模块电路设计（1 1）模块）模块 1 1 ：数字钟电路、显示电路模块：数字钟电路、显示电路模块 负责人：陆欣负责人：陆欣六十进制计数器：六十进制计数器：利用两片利用两片 7416074160 级联实现级联实现 6060 进制计数器（异步清零）进制计数器（异步清零）功能：在功能：在 1HZ1HZ 时钟脉冲的作用下实现从时钟脉冲的作用下实现从 0 0 到到 5959 的状态转换。的状态转换。第 页 共 页部分数字钟功能的实现需要接入数码管将部分数字钟功能的实现需要接入数码管将 6060 进制计数器的转换过程显示出来，将两进制计数器的转换过程显示
9、出来，将两 片片 7416074160 的的 Q3Q0Q3Q0 从左到右分别接到两个数码管从左到右分别接到两个数码管 7SEG_BCD7SEG_BCD 的引脚上的引脚上 就实现了秒电路的显示就实现了秒电路的显示功能。功能。二十四进制计数器二十四进制计数器分电路与秒电路相同。分电路与秒电路相同。数字钟电路、显示电路模块数字钟电路、显示电路模块第 页 共 页将秒电路的将秒电路的 U3U3 输出端连线接入分电路中两片输出端连线接入分电路中两片 7416074160 的的 CLKCLK 上，作为时钟信号输入分电上，作为时钟信号输入分电路，同理，将分电路的路，同理，将分电路的 U8U8 输出端连线接入时
10、电路中两片输出端连线接入时电路中两片 7416074160 的的 CLKCLK 上，作为时钟信号输上，作为时钟信号输入时电路。最终结果即为带显示功能的数字钟电路。入时电路。最终结果即为带显示功能的数字钟电路。（2 2）模块）模块 2 2 ：时间设定及时间可调电路模块：时间设定及时间可调电路模块 负责人：段小芳负责人：段小芳定时状态时定时状态时 将所需定时的时间以二进制方式表达的数字对应到电路中用反相器与单刀双将所需定时的时间以二进制方式表达的数字对应到电路中用反相器与单刀双掷开关来达到响铃。掷开关来达到响铃。定时时间可调是通过改变开关的状态来实现的，想要订哪一个时间，就将相应的开关定时时间可调
11、是通过改变开关的状态来实现的，想要订哪一个时间，就将相应的开关打到不是非门的一侧，等数字钟电路到达定时的点数后，相应数码管引脚输出为一，数码管打到不是非门的一侧，等数字钟电路到达定时的点数后，相应数码管引脚输出为一，数码管其他的引脚没有符合条件，输出为零，但是经过一个非门后，状态相反，即为一，使四输入其他的引脚没有符合条件，输出为零，但是经过一个非门后，状态相反，即为一，使四输入与非门输出为一，给小灯一个有效信号，小灯亮。与非门输出为一，给小灯一个有效信号，小灯亮。第 页 共 页(3)(3)模块模块 3 3 ：响铃电路模块：响铃电路模块 负责人：潘亚丹负责人：潘亚丹功能：在时钟脉冲的作用下实现
12、响铃功能：在时钟脉冲的作用下实现响铃 6060 秒。秒。 元件：一个元件：一个 74LS16074LS160 计数器、两个计数器、两个 7416074160 计数器、两个双输入与非门、两个数码管一计数器、两个双输入与非门、两个数码管一 个个 LEDLED 灯同上，先用两片灯同上，先用两片 7416074160 用异步清零法级联实现用异步清零法级联实现 6060 进制计数器，达到响铃进制计数器，达到响铃 6060 秒的功秒的功 能，从高位片的能，从高位片的 Q1Q1、Q2Q2 端连线接入第二个双输入与非门，并将其输出端接入一片端连线接入第二个双输入与非门，并将其输出端接入一片 74LS16074
13、LS160 计数器计数器 U16U16 的异步复位端的异步复位端 MRMR 上，将上，将 U16U16 的预置状态输入端的预置状态输入端 D3D0D3D0 接地，接地，LOADLOAD、ENPENP、ENTENT 接接 高电平，高电平，Q0Q0 接接 LEDLED 灯，可控制小灯变亮，当灯，可控制小灯变亮，当 U16U16 的的 CLKCLK 端有时钟信号输入时，小灯亮端有时钟信号输入时，小灯亮 6060 秒。秒。第 页 共 页D03Q014D14Q113D25Q212D36Q311RCO15ENP7ENT10CLK2LOAD9MR1U174160D03Q014D14Q113D25Q212D3
14、6Q311RCO15ENP7ENT10CLK2LOAD9MR1U2741601HZ12 3U3:A 4011D03Q014D14Q113D25Q212D36Q311RCO15ENP7ENT10CLK2LOAD9MR1U1674LS160D2LED-RED23 1U20:A 74LS01(4)(4)总电路总电路D03Q014D14Q113D25Q212D36Q311RCO15ENP7ENT10CLK2LOAD9MR1U174160D03Q014D14Q113D25Q212D36Q311RCO15ENP7ENT10CLK2LOAD9MR1U2741601HZD03Q014D14Q113D25Q21
15、2D36Q311RCO15ENP7ENT10CLK2LOAD9MR1U474160D03Q014D14Q113D25Q212D36Q311RCO15ENP7ENT10CLK2LOAD9MR1U574160D03Q014D14Q113D25Q212D36Q311RCO15ENP7ENT10CLK2LOAD9MR1U674160D03Q014D14Q113D25Q212D36Q311RCO15ENP7ENT10CLK2LOAD9MR1U77416012 3U8:A 401156 4U8:B 401112 3U3:A 4011SW1 SW-SPDTSW2 SW-SPDTSW3 SW-SPDTSW4
16、SW-SPDTSW5 SW-SPDTSW6 SW-SPDTSW7 SW-SPDTSW8 SW-SPDTSW9 SW-SPDTSW10 SW-SPDTSW11 SW-SPDTSW12 SW-SPDTSW13 SW-SPDTSW14 SW-SPDTSW15 SW-SPDTSW16 SW-SPDT12U9:A 4010634U9:B 4010656U9:C 401061312U9:D 401061110U9:E 4010698U9:F 4010612U10:A 4010634U10:B 4010656U10:C 401061312U10:D 401061110U10:E 4010698U10:F 4010612U11:A 4010634U11:B 4010656U11:C 401061312U1
