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1、精选优质文档-倾情为你奉上 课 程 设 计课程名称 数字电子技术课程设计课题名称 四路彩灯显示系统 专 业 电气工程及其自动化 班 级 电气0781班 学 号 0 姓 名 指导教师 赵振兴 2010 年 1 月10日湖南工程学院课程设计任务书 课程名称： 数字电子技术 题 目：四路彩灯显示系统 专业班级： 电气0781 学生姓名： 学号： 10 指导老师： 赵振兴 审 批：任务书下达日期 2010 年 1 月 4 日设计完成日期 2010 年 1 月 10 日设计内容与设计要求 一、 任务与要求：用中规模集成电路设计并制作一个四路彩灯显示系统，要求如下：1、 开机自动置入初始状态后即能按规定的
2、程序进行循环显示。2、 程序由三个节拍组成：第一节拍时，四路输出Q1Q4依次为1，使第一路彩灯先点亮，接着第二，第三，第四路彩灯点亮。第二节拍时，Q4Q1依次为0，使第四路彩灯先灭，然后使第三，第二，第一路彩灯灭。第三节拍时，Q1Q4输出同时为1态0.5秒，然后同时为0态0.5秒，使四路彩灯同时点亮0.5秒然后同时灭0.5秒，共进行4次。每个节拍费时都为4秒，执行一次程序共需12秒3、 用发光二极管显示彩灯系统的各节拍；4、 功能扩展（自选）二、设计要求：1、 设计思路清晰，给出整体设计框图；2、 设计各单元电路，给出具体设计思路、电路器件；3、 总电路设计；4、 计算机仿真5、 安装调试电路
3、；6、 写出设计报告；主要设计条件1. 提供直流稳压电源、示波器； 2. 提供 TTL集成电路芯片、电阻、电容及插接用面包板、导线等。说明书格式1、 课程设计封面；2、 课程设计任务书；3、 说明书目录；4、 设计总体思路，基本原理和框图；5、 单元电路设计（各单元电路图）；6、 总电路设计（总电路图）；7、 安装、调试步骤；8、 故障分析与电路改进；9、 总结与设计调试体会；10、 附录（元器件清单）；11、 参考文献；12、 课程设计成绩评分表。进 度 安 排 第一周 星期一 上午 安排任务、讲课。 星期一 星期五上午 查资料、设计第二周1、 计算机仿真2、 测试元器件3、 调试单元电路4
4、、 调试总电路5、 调试验收6、 写课程设计报告书 星期五下午 答辩地 点：实验楼四楼 电子综合实验室第一章 系统组成及工作原理1.1 设计总体思路根据课程设计课题要求，要实现本系统，需要设计时钟脉冲产生电路，循环控制电路和彩灯花样输出电路。时钟脉冲产生电路由74LS161分频实现，循环控制电路由74LS161和7420实现，彩灯花样输出电路由74LS194和相关逻辑电路实现。1.2 基本原理由设计要求出发可知彩灯的三个节拍可以用移位寄存器74LS194实现，通过控制S0和S1实现右移、左移和送数，通过控制CLR控制清零。第一节拍为1右移，第二节拍为0左移，第三节拍全亮为置数1，全灭为清零。由
5、于程序循环一次要12秒，故需要一个12进制的计数器控制循环。第三节拍时要求1秒内全灭全亮各一次，故脉冲信号频率比先前两节拍时脉冲频率要快一倍，而且要以相同频率控制CLR。可以用一个16进制计数器产生脉冲信号，一路送到控制12进制的计数器，一路经逻辑电路送到移位寄存器。1.3 框图移位计数器74LS19112进制循环控制器多 谐 振 荡 器彩 灯 显 示 输 出16进制分频计数器第二章 单元电路设计2.1 时钟脉冲产生电路用555定时器构成多谐振荡器,电路输出便得到一个周期性的矩形脉冲,其周期为:T=0.7(R1+2R2)C(1-1)控制74LS161模十六计数器电阻值和电容值可设为：R1=1K
6、 ， R2=20K ， C=0.01F由公式（1-1）计算得：T=0.287S图. 时钟电路2.1.1 具体实现 74LS161用555定时器构成多谐振荡器,电路输出便得到一个周期性的矩形脉冲,控制74LS161模十六计数器，74LS161A输出2倍T的脉冲信号；B输出4倍T的脉冲信号，大约为1S。2.2 循环控制电路 12进制循环控制电路示意图(74LS161由74163代替)2.2.1 具体实现：如果模N计数器的计数序列从最小0到最大数N-1，那么N是多余的，可用与非门检测N,当N出现时，与非门输出为低，用它控制清零端CR，将计数器清零。此处工作状态从00001011，检测1100（异步清
7、零）。2.3 彩灯花样输出电路2.3.1 运用到74LS194功能表输 入输 出功 能/CRS1S0CPSLSRD0 D1 D2 D3Q0 Q1 Q2 Q300000清 零111d0d1d2d3d0d1d2d3送 数10111Q0nQ1nQ2n右 移1100Q1nQ2nQ3n0左 移2.3.2 通过12进制计数器的输出端的C、D信号控制移位寄存器的S0和S1及其端真值表CLK时间节拍QDQCS0S1SRSL74LS194动作0脉冲B1第一节拍00101*右移112001023001034001045第二节拍0101*0左移05601016701017801018脉冲A9第三节拍1011*送清零
8、9101110101011111011121113141215由上表由：CLR（*A+QD）进一步分析可知脉冲控制：（*A+QD）*+B2.3.3 彩灯花样输出电路接线图第三章 总电路设计第四章 实验、调试及测试结果分析4.1 结果的调试及分析4.1.1 调试使用的主要仪器: 数字万用表 直流稳压电源 示波器 函数信号发生器4.1.2 测试电路的方法和技巧:先检查各芯片的电源和地是否接上，检查线路是否连好；前面的检查无问题后，再根据彩灯的变化情况，确定可能的原因，分析是哪个功能模块出了问题，用数字万用表检查各模块的功能，发现并改正错误，直到符合要求为止。4.2 调试中出现的故障、原因及排除方法
9、：4.2.1 彩灯只有一种花样变化，没有其它的花样：可能是移位计数器的S0，S1端控制出现问题，应该检查循环控制逻辑电路。还可能是12进制循环控制计数器没正常工作，检查是否正确接线，芯片是否功能完好。特别注意不能把非门的输入与输出接反了。4.2.2 彩灯无规律变化：原因可能是12进制循环控制电路不能产生符合要求的控制码，检查模十六计数器的CP脉冲是否稳定，看74LS161是否能计数，即QA、QB、QC、QD是否周期性的高低电平变化，前面没问题，再检查与非门74LS和非门74LS04是否能实现它们逻辑功能。4.2.3 彩灯的四种花样都有，但一次循环结束到另一次循环开始中间有段时间彩灯不亮：原因可
10、能是控制循环的进制计数器没有真确接线，实际控制循环的进制大于进制，导致有放空时间。应该检查是否正常工作，确保能实现进制计数。第五章 总结与设计调试体会当完成这次课程设计后，感觉很有成就感，因为从电路设计到电路仿真，接线，测试都是自己独立完成。第一次真正体会到将所学知识运用到实践中的快乐，最终得到了完美的结果，但是最重要的是经历一次如此难忘的过程。设计电路最重要的是思路要清晰，一旦有了自己的思路就应该有层次有条理的探索下去，只要坚持自己的观点和判断，就一定能实现，即便最后发现走进了死胡同，但是探索设想与求证的过程却是通往另一条道路必不可少的环节。在完成这次设计的过程中，我也有参考相关的设计课题，
11、甚至还花了很长的时间去弄清楚别人的设计，以至于后来被束缚住，对自己的设计没有了头绪。学习吸收别人的长处是应该的，但是不能完全沉浸进去，要有自己的思路和观点，并且努力去实现。这就是快乐的最大源泉。在完成设计的过程中自己不断解决了一个个的难题，要通向最后的成功，绝不会一蹴而就，饭要一口一口地吃，路要一步一步地走，做事要踏实，实事求是，不能好高骛远。在电路接线过程中，也出现了很多问题，问题多并不可怕，可怕的是在反复的受挫中没有革新，不能改进自己的方法和思路。通过这次课程设计，我对电子技术中的诸多知识有了更深层次的理解，也初步学会了如何将理论知识有机地与实际结合加以运用。这是一次获益匪浅的实习。第六章 附录6.1 元器件清单：555定时器，模十六计数器74LS161， 与门74LS09，与非门74LS20，非门74LS04，或门74LS32。74LS194双向移位寄存器，发光二极管等。6.2 参 考 文 献电子技术课程设计历雅萍、易映萍编电子技术课程设计指导 彭介华、主编 高等教育出版社电子线路设计、实验、测试 谢自美主编华中理工出版社。电气与信息工程系课程设计评分表项 目评 价设计方案的合理性与创造性硬件制作或软件编程完成情况*硬件制作测试或软件调
