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1、一、设计任务一、设计任务实验基本要求及设计指标实验基本要求及设计指标 ：（1）接通电源，电路开始工作，）接通电源，电路开始工作，LED灯闪烁灯闪烁 。（2 2）LEDLED灯按照事先设计的方式工作，要求闪烁的模式灯按照事先设计的方式工作，要求闪烁的模式不能少于三种。不能少于三种。（3 3）选作：闪烁时快慢两种节拍变换。）选作：闪烁时快慢两种节拍变换。设计并制作八路彩灯控制电路，用以控制八个设计并制作八路彩灯控制电路，用以控制八个 LEDLED按照按照不同的花色闪烁不同的花色闪烁。201801.二、总体设计方案二、总体设计方案1 1、基本原理、基本原理根据题目要求：根据题目要求： 1 1）LED
2、LED灯闪烁，就需要时钟信号产生电路。灯闪烁，就需要时钟信号产生电路。 2 2）要求闪烁模式不少于三种，即需要花型演示电路，）要求闪烁模式不少于三种，即需要花型演示电路， 花型控制电路。花型控制电路。 3 3）选作：闪烁时快慢两种节拍变换，即节拍控制电）选作：闪烁时快慢两种节拍变换，即节拍控制电 路。路。201801.方案一：方案一：八路彩灯的电路框图八路彩灯的电路框图时时钟钟信信号号产生电路产生电路花花型型控控制电路制电路花花型型演演示电路示电路201801.方案二：方案二：八路彩灯的电路框图八路彩灯的电路框图201801.2 2、各模块总体思路如下：各模块总体思路如下：时钟信号时钟信号CP
3、CP电路：电路：花型控制电路：花型控制电路： 由由161161四位二进制同步计数器完成；四位二进制同步计数器完成；花型演示电路：花型演示电路： 由由19194 4 双向移位寄存器完成（可左移右移完成花型双向移位寄存器完成（可左移右移完成花型变化）；变化）；节拍控制电路：节拍控制电路： 节拍变化由节拍变化由151151八选一数据选择器完成，节拍的快八选一数据选择器完成，节拍的快慢变化可有慢变化可有7474双上升沿双上升沿D D触发器完成，它可实现二分频。触发器完成，它可实现二分频。201801.三、各单元电路设计三、各单元电路设计1、花型演示电路花型演示电路由二片移位寄存器由二片移位寄存器194
4、194实现。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。控制发光二级管的亮灭实现花型演示。花型之间的变化：花型之间的变化： 通过花型控制电路的输出即通过花型控制电路的输出即161161级联的计数器输出控级联的计数器输出控制（它们由同一个制（它们由同一个CPCP脉冲控制）。脉冲控制）。201801.1、花型演示电路花型演示电路花型变化样式：花型变化样式：花型花型1 1：从左至右顺次渐亮。全亮后逆序渐灭。循环两次；：从左至右顺次渐亮。全亮后逆序渐灭。循环两次；花型花型2 2：从中间到两边对称地逐次渐亮，全亮
5、后仍由中间到：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；两边逐次渐灭。循环两次；花型花型3 3：8 8路灯分两半。从左至右渐亮，全亮后，再分两半路灯分两半。从左至右渐亮，全亮后，再分两半从左至右渐灭。循环两次。从左至右渐灭。循环两次。201801.1、花型演示电路花型演示电路移存器输出状态编码表移存器输出状态编码表节拍序号花型1花型2花型310000000000000000000000002100000000001100010001000311000000001111001100110041110000001111110111011105111100001111111
6、111111111611111000111001110111011171111110011000011001100118111111101000000100010001911111111 1001111111 1100111111 1200011111 1300001111 1400000111 1500000011 1600000001 201801.1、花型演示电路花型演示电路花型变化样式：花型变化样式：每种花型完整显示两遍。每种花型完整显示两遍。三种花型完全显示一遍需要的总节拍数为三种花型完全显示一遍需要的总节拍数为6464，即，即1818显示显示第一个花型亮，第一个花型亮，916916
7、第一种花型灭，第一种花型灭，17241724显示第二个花显示第二个花型，型，25322532显示第三个花型。显示第三个花型。201801.1、花型演示电路花型演示电路要用要用194194实现三个花型的连续显示必须对两片实现三个花型的连续显示必须对两片194194的的S1S1、S0S0和和SLSL、SRSR依据节拍的变化进行相应的改变依据节拍的变化进行相应的改变, ,通过通过161161的输出的输出反馈来控制，经过观察每反馈来控制，经过观察每1616个个CPCP低位片输出低位片输出Q1Q1Q4Q4变化比变化比较频繁较频繁, ,根据变化的花型频率选用高位片的根据变化的花型频率选用高位片的Q5Q5Q
8、6Q6去控制去控制194194的的SLSL、SRSR、S1S1、S0S0的变化从而实现花型的变化。的变化从而实现花型的变化。201801.花型 低位片 节拍控制信号SLSRS1 S0 SL SRS1 S0 QE QF 1XL8 01X L4 010 0XL8 01X L4 011 0 2 L8 X10XL8 010 1 3XL8 01xL8 011 1列出各花型和其对应的列出各花型和其对应的194的的S1、S0、SL、SR的输入信号及的输入信号及节拍控制信号列表如下：节拍控制信号列表如下：(用用Li表示表示Li的取非的取非)201801.花型低位片 节拍控制信号SLSRS1S0SLSRS1S0
9、QE QF 1XL801X L4010 0XL801X L4011 0 2 L8X10XL8010 1 3XL801xL8011 1列出卡诺图分析列出卡诺图分析 194194高位片高位片 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=L8 S0= ( QE .Q F)201801.花型低位片 节拍控制信号SLSRS1S0SLSRS1S0QE QF 1XL801X L4010 0XL801X L4011 0 2 L8X10
10、XL8010 1 3XL801xL8011 1194194低位片低位片 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 1S1=0S0=1201801.分析可以得到控制分析可以得到控制194高、低位片的左移右移变化控制端高、低位片的左移右移变化控制端S1、S0以及串行输入端的由以及串行输入端的由161的输出端的输出端QE 、QF和本身输出端和本身输出端L4和和L8控制。控制。用去用去QAQH表示表示161从低位到高位
11、的从低位到高位的各各个输出端。个输出端。SL=L8 S1= QE . QFSR=L8 S0= ( QE .Q F)SL=XSR=（QF .L4）+（QF .L8）S1=0S0=1194194高位片高位片194194低位片低位片201801.2、花型控制信号电路花型控制信号电路由二片由二片161161级联的模级联的模128128（三种花型节拍每种显示两遍，再（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。总体重复一遍的总节拍数）计数器。161161的级联用的是同步，并用的级联用的是同步，并用QHQH清零。清零。当三种花型全新显示一遍后（总共当三种花型全新显示一遍后（总共6464拍）
12、拍）161161的输出变为的输出变为0000010000000100所以将所以将161161高位片的高位片的Q2Q2（即（即QGQG）信号输给节拍控制）信号输给节拍控制电路的电路的151151的的A A来通过节拍控制电路改变第二遍花型显示的来通过节拍控制电路改变第二遍花型显示的频率。频率。161161的的CPCP脉冲来自节拍控制电路中脉冲来自节拍控制电路中7474的输出端的输出端Y Y。201801.2、花型控制信号电路花型控制信号电路201801.3、节拍、节拍控制电路控制电路 由一片由一片151151和一片和一片7474级联实现。整体上实现脉冲频率的变换，即交替产级联实现。整体上实现脉冲频
13、率的变换，即交替产生快慢节拍。生快慢节拍。 令令7474的的VccVcc，CLRCLR，PRPR都接高电平，将都接高电平，将QQ的输出接到的输出接到D D端，端，Q Q端的输出接端的输出接到到151151的的D1D1端。令端。令151151的的B,C,GB,C,G,GND,GND接低电平，接低电平，VccVcc接高电平，接高电平，D0D0接时钟接时钟信号的信号的CPCP脉冲，脉冲，A A端接由花型控制电路的端接由花型控制电路的QGQG输出。输出。 Y Y端的输出就为：端的输出就为：Y=CPY=CPA+QA+QA A(Q(Q是是74D74D触发器的输出端触发器的输出端) )由由D D触发器具有记
14、忆功能，记录上一个状态，所触发器具有记忆功能，记录上一个状态，所以在每一个以在每一个CPCP脉冲的上升沿，脉冲的上升沿，Q Q输出为上一次的记录（即一个脉冲）。也输出为上一次的记录（即一个脉冲）。也就比时钟信号电路的就比时钟信号电路的CPCP脉冲慢了一拍。脉冲慢了一拍。 通过通过A A为为0 0或或1 1选择选择Y Y端输出的脉冲的频率。端输出的脉冲的频率。A A端接的是端接的是161161的高位片的的高位片的QGQG即当到达第即当到达第6464拍时拍时QGQG为为1 1接下来的接下来的6512865128拍为变慢后的脉冲输出。拍为变慢后的脉冲输出。201801.3、节拍、节拍控制电路控制电路
15、201801.4、时钟信号、时钟信号电路电路由一片由一片555555加上适当电容及电阻实现。加上适当电容及电阻实现。电容取：电容取：4.7f 0.01f4.7f 0.01f电阻取：电阻取：150 k 4.7 k150 k 4.7 k201801.思考：不同花型的设计思考：不同花型的设计花型变化样式：花型变化样式：花型花型1 1：8 8路灯分两半，从右至左渐亮，全亮后，路灯分两半，从右至左渐亮，全亮后，再分两半从右至左渐灭，循环两次。再分两半从右至左渐灭，循环两次。花型花型2 2：从两边到中间对称地逐次渐亮，全亮后：从两边到中间对称地逐次渐亮，全亮后仍由两边到中间逐次渐灭，循环两次。仍由两边到中
16、间逐次渐灭，循环两次。花型花型3 3：从中间到两边对称地逐次渐亮，全亮后仍由：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。中间到两边逐次渐灭，循环两次。 201801.移存器输出状态编码表移存器输出状态编码表序号花型1花型2花型31000000000000000000000000210001000100000010001100031100110011000011001111004111011101110011101111110511111111111111111111111160111011101111110111001117001100110011110011000011800010001000110001000 0001201801.
