《8路彩灯控制电路设计》
课程设计报告
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2014年 6 月25 日
目录
1.课程设计的目的 (1)
2.课程设计题目描述和要求 (1)
3.电路设计 (1)
4.设计过程中遇到的问题及解决办法 (7)
5.结论与体会 (8)
附表参考书目 (9)
1. 课程设计目的
1.熟悉仿真软件Multisim ,使用软件经行电路仿真；
2.掌握数字电路课程学习的常见芯片的功能，熟悉其工作原理；
3.了解数字系统设计的基本思想和方法，学会科学的分析问题、解决问题；
4.增强学生动手能力，增加学生理论和实践结合的机会。
2. 课程设计题目描述和要求
设计题目
八路彩灯控制电路设计，即设计并制作8路彩灯控制电路，用以控制8个LED按照不同的花色闪烁
设计要求
1．接通电源，电路开始工作，LED灯闪烁；
2．LED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模式3. 电路设计
3.1闪烁花型设计
花型Ⅰ：8路彩灯分成两半从右到左依次点亮，全亮后再从右到左依次熄灭。
花型Ⅱ：8路彩灯由中间到两边对称的依次点亮，全亮后仍由中间到两边对称熄灭。
花型Ⅲ：8路彩灯分成两半从左到右依次点亮，全亮后再从左到右依次熄灭。
花型Ⅳ：8路彩灯由两边到中间对称的依次点亮，全亮后仍由两边到中间对称熄灭。
花型状态编码表如表3.1.1所示。
每种花型连续循环两次，四种花型轮流交替，为了更好的显示结果本文用指示灯模拟彩灯。
3.2设计原理
3.2.1系统的逻辑功能分析
彩灯控制电路的原理框图如图3.2.1所示，它主要由控制器、编码器和脉冲信号发生器等部分组成。
图3.2.1 彩灯控制器原理图
编码器根据花型按节拍输出8路编码信号，控制彩灯按规定的规律亮、灭；控制器为编码器提供所需的节拍脉冲及控制信号，控制整个系统的工作；脉冲信号发生器为系统提供时钟脉冲信号。
3.2.2器件的选择
74LS194N (2)
片
74LS161N (2)
片
74LS04D (6)
片
74LS76D (1)
片
时钟电压源.......................................................1个VCC（5V） (3)
个
3.3设计方案
（1）编码器的设计。分析表3.1.1，实现花型Ⅰ时前四位Q0 Q1 Q2 Q3为左
移环形计数器的规律，后四位Q4 Q5 Q6 Q7 为左移环形计数器的规律；实现花型Ⅱ时前四位Q0 Q1 Q2 Q3为左移环形计数器的规律，后四位Q4 Q5 Q6 Q7 为右移环形计数器的规律；实现花型Ⅲ时前四位Q0 Q1 Q2 Q3为右移环形计数器的规律，后四位Q4 Q5 Q6 Q7 为右移环形计数器的规律；实现花型Ⅳ时前四位Q0 Q1 Q2 Q3为右移环形计数器的规律，后四位Q4 Q5 Q6 Q7 为左移环形计数器的规律。
用两片74LS194N分别对四个彩灯经行编码，编码器的Multisim仿真电路图如图3.2.2所示。
图3.2.2 编码器的Multisim仿真电路图
编码器选用的是2片4位双向移位寄存器74LS194N组成2个环形计数器，74LS194N的特性表见附表3.1.2。
图3.2.2中两片74LS194N的工作方式控制信号S0、S1由控制器控制。U5
片74L194N数据左移串行输入端SL=Q
0,右移串行输入端SR=Q
3
。U6片
74L194N数据左移串行输入端SL=Q4右移串行输入端SR=Q7。U5片74L194N 的工作方式控制端S1和节拍脉冲是D触发器的逻辑关系，即在节拍脉冲通过D 触发器后连接S1。U6片74LS194N的S1端口与U5片74L194N S1端口和节拍
脉冲是异或关系。因此可以得出U5、U6的左右移动的控制连接电路。
图3.2.3 两片74L194N的左右移动控制电路
（2）控制器的设计。分析表3.1.1知道花型Ⅰ、花型Ⅱ、花型Ⅲ、花型Ⅳ经过8个CLK脉冲信号作用循环一次。本设计是每种花型连续循环两次，这样需要16个CP脉冲信号作用，实现一次大循环需要64个CLK脉冲信号。这样设计一个32拍的节拍器用两个周期实现四种花型的循环。
节拍控制器的时序如图3.2.4所示
16个
花型Ⅰ循环两次
图3.2.4控制器的时序图
32拍的节拍脉冲，可以通过计数器对CLK时钟脉冲信号32分频的方法产生，用2片集成二位进制计数器74LS161N级联成8为二进制计数器，集成计数