FPGA课程设计报告
学院: 信息工程学院
班级：信息12级--1班
姓名：牛月太
学号: 1267118130
完成时间： 2015年7月13日
21世纪，电子技术迅猛发展，高薪技术日新月异。传统的设计方法正逐步退出历史的舞台，取而代之的是基于EDA技术的芯片设计技术，它正在成为电子系统设计的主流。大规模可编程器件现场可编程门阵列FPGA和复杂可编程逻辑器件CPLD是当今应用最广泛的两类可编程专用集成电路。
近年来，EDA技术高速发展使现代电子产品向着功能多样化，体积最小化，功耗最低化的方向发展。它与传统电子产品在设计上的显著优势就是：第一大量
使用大规模可编程逻辑器件，以提高产品性能，缩小产品体积，降低功耗。第二是广泛运用现代化计算机技术，以提高电子设计自动化程度，缩短开发周期，提高产品的竞争力。所以掌握这方面的应用极其重要，本题目就是基于FPGA这一技术完成实现的。
众所周知，彩灯、流水灯、装饰灯等在日常生活和商业都有极其广泛的应用。具有很高的商业价值和研究价值。而对于越来越变化多端要求极高的灯饰行业，相对传统的单片机来说，FPGA的性价比越来越高，功能强大，能轻松的完成对彩灯的控制。
随着科技的发展 , 在现代生活中, 彩灯作为一种景观应用越来越多。而在电子电路设计领域中，电子设计自动化(EDA)工具已成为主要的设计手段，VHDL 语言则是EDA的关键技术之一，它采用自顶向下的设计方法，即从系统总体要求出发，自上至下地将设计任务分解为不同的功能模块，最后将各功能模块连接形成顶层模块，完成系统硬件的整体设计。本文介绍了基于EDA技的多路彩灯控制器的设计与分析。在MAX+PLUSII环境下采用VHDL语言实现，论述了基于VHDL 语言和FPGA芯片的数字系统设计思想和实现过程。电子设计自动化技术EDA的发展给电子系统的设计带来了革命性的变化，EDA软件设计工具，硬件描述语言，可编程逻辑器件使得EDA技术的应用走向普及。FPGA是新型的可编程逻辑器件，采用FPGA进行产品开发可以灵活地进行模块配置，大大缩短了产品开发周期，也有利于产品向小型化，集成化的方向发展。
二、任务要求
1.设计一个多路彩灯控制器，能循环变化花型，可清零，可选择花型。
2.彩灯控制器有16路发光二极管构成，当控制器开关打开时，能够在6种不同花型之间进行循环变化。
3.要求控制器具备复位清零功能，一旦复位信号失效，不论控制器花型变化处于何种状态，都会无条件即刻清零，回到初始化状态。
三、设计作用与目的
根据系统设计要求可知，整个系统共有三个输入信号：控制彩灯节奏快慢的基准时钟信号CLK_IN，系统清零信号CLR，彩灯节奏快慢选择开关CHOSE_KEY；共有16个输出信号LED[15:0]，分别用于控制十六路彩灯。
据此，我们可将整个彩灯控制器CDKZQ分为三大部分：时序控制电路SXKZ 和显示控制电路XSKZ。
本题目还用原理图来完成顶层文件，对于比较简单的，子模块较少的题目，建议顶层模块使用原理图，会比较直观。而对于比较复杂的，子模块较多的题目，使用文本元件例化，会更简洁清晰。如用原理图完成顶层文件连线如图所示。
彩灯控制器的组成原理图
四、所用设备及软件
4.1 FPGA的发展历程
FPGA（Field－Programmable Gate Array），即现场可编程门阵列，它是在PAL、GAL、CPLD等可编程器件的基础上进一步发展的产物。它是作为专用集成电路（ASIC）领域中的一种半定制电路而出现的，既解决了定制电路的不足，又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点。
以硬件描述语言（Verilog或VHDL）所完成的电路设计，可以经过简单的综合与布局，快速的烧录至 FPGA 上进行测试，是现代 IC设计验证的技术主流。这些可编辑元件可以被用来实现一些基本的逻辑门电路（比如AND、OR、XOR、NOT）或者更复杂一些的组合功能比如解码器或数学方程式。在大多数的FPGA 里面，这些可编辑的元件里也包含记忆元件例如触发器（Flip－flop）或者其他更加完整的记忆块。
系统设计师可以根据需要通过可编辑的连接把FPGA内部的逻辑块连接起来，就好像一个电路试验板被放在了一个芯片里。一个出厂后的成品FPGA的逻辑块和连接可以按照设计者而改变，所以FPGA可以完成所需要的逻辑功能。FPGA一般来说比ASIC（专用集成电路）的速度要慢，无法完成复杂的设计，但是功耗较低。但是他们也有很多的优点比如可以快速成品，可以被修改来改正程序中的错误和更便宜的造价。厂商也可能会提供便宜的但是编辑能力差的FPGA。
因为这些芯片有比较差的可编辑能力，所以这些设计的开发是在普通的FPGA上完成的，然后将设计转移到一个类似于ASIC的芯片上。另外一种方法是用CPLD （Complex Programmable Logic Device，复杂可编程逻辑器件)。
4.2 Quartus II
4.2.1简介
Quartus II 是Altera公司的综合性PLD/FPGA开发软件，支持原理图、VHDL、VerilogHDL以及AHDL（Altera Hardware Description Language）等多种设计输入形式，内嵌自有的综合器以及仿真器，可以完成从设计输入到硬件配置的完整PLD设计流程。
Quartus II可以在XP、Linux以及Unix上使用，除了可以使用Tcl脚本完成设计流程外，提供了完善的用户图形界面设计方式。具有运行速度快，界面统一，功能集中，易学易用等特点。
Quartus II支持Altera的IP核，包含了LPM/MegaFunction宏功能模块库，使用户可以充分利用成熟的模块，简化了设计的复杂性、加快了设计速度。对第三方EDA工具的良好支持也使用户可以在设计流程的各个阶段使用熟悉的第三方EDA工具。
此外，Quartus II 通过和DSP Builder工具与Matlab/Simulink相结合，可以方便地实现各种DSP应用系统；支持Altera的片上可编程系统（SOPC）开发，集系统级设计、嵌入式软件开发、可编程逻辑设计于一体，是一种综合性的开发平台。
Maxplus II 作为Altera的上一代PLD设计软件，由于其出色的易用性而得到了广泛的应用。目前Altera已经停止了对Maxplus II 的更新支持，Quartus II 与之相比不仅仅是支持器件类型的丰富和图形界面的改变。Altera在Quartus II 中包含了许多诸如SignalTap II、Chip Editor和RTL Viewer的设计辅助工具，集成了SOPC和HardCopy设计流程，并且继承了Maxplus II 友好的图形界面及简便的使用方法。
Altera Quartus II 作为一种可编程逻辑的设计环境, 由于其强大的设计能力和直观易用的接口，越来越受到数字系统设计者的欢迎。
4.2.2 功能
Quartus II提供了完全集成且与电路结构无关的开发包环境，具有数字逻辑设计的全部特性，包括：可利用原理图、结构框图、VerilogHDL、AHDL和VHDL 完成电路描述，并将其保存为设计实体文件；
芯片（电路）平面布局连线编辑；
LogicLock增量设计方法，用户可建立并优化系统，然后添加对原始系统的性能影响较小或无影响的后续模块；
功能强大的逻辑综合工具；
完备的电路功能仿真与时序逻辑仿真工具；
定时/时序分析与关键路径延时分析；
可使用SignalTap II逻辑分析工具进行嵌入式的逻辑分析；
支持软件源文件的添加和创建，并将它们链接起来生成编程文件；
使用组合编译方式可一次完成整体设计流程；
自动定位编译错误；
高效的期间编程与验证工具；
可读入标准的EDIF网表文件、VHDL网表文件和Verilog网表文件；
能生成第三方EDA软件使用的VHDL网表文件和Verilog网表文件。
五、系统设计方案
5.1 系统总体设计
图5.1 系统总图
5.2 系统软件设计
5.2.1 时序控制器：SXKZ部分
library ieee;
use ieee.std_logic_1164.all;
use ieee.std_logic_unsigned.all; --库函数声明
entity sxkz is --实体声明
port(
chose_key:in std_logic; --速度控制按钮
clk_in:in std_logic; --输入时钟信号
clr:in std_logic; --复位信号
clk:out std_logic --改变后的时钟信号
);
end entity;
architecture art of sxkz is --结构体声明
signal cllk:std_logic;
begin
process(clk_in,clr,chose_key)is --进程
variable temp:std_logic_vector(0 to 2); --定义一个变量begin
if clr='1' then cllk<='0';temp:="000"; --复位初始化
elsif rising_edge (clk_in) then
if chose_key='1' then --按键按下，高速时
if temp="011" then --输出时钟信号T为输入信号的8倍temp:="000";
cllk<=not cllk;
else temp:=temp+'1';
end if;
else
if temp="111" then --按键没按下，低速时
temp:="000"; --输出时钟信号T为输入信号的
cllk<=not cllk; --16倍
else temp:=temp+'1';
end if;
end if;
end if;
end process;
clk<=cllk;
end art;
生成的元器件符号SYMBOL:
图5.2 时序控制器
5.2.2，显示控制器：XSKZ
library ieee;
use ieee.std_logic_1164.all;
entity xskz is
port(
clk:in std_logic;
clr:in std_logic;
led:out std_logic_vector(0 to 15) --彩灯输出，控制端口
);
end entity;
architecture art of xskz is
type state is(s0,s1,s2,s3,s4,s5,s6); --定义一组状态机
signal current_state:state;
signal flower:std_logic_vector(15 downto 0); --定义一信号
begin
process(clr,clk) is
constant f1:std_logic_vector(0 to 15):="0001000100010001";
constant f2:std_logic_vector(0 to 15):="1010101010101010";
constant f3:std_logic_vector(0 to 15):="0011001100110011";
constant f4:std_logic_vector(0 to 15):="0100100100100100";
constant f5:std_logic_vector(0 to 15):="1001010010100101";
constant f6:std_logic_vector(0 to 15):="1101101101100110";
--定义一组彩灯的花式。
begin
if clr='1' then current_state<=s0; --判断复位信号，有则复
elsif rising_edge(clk) then --位状态为0，否则等待case current_state is --时钟信号的上升沿
when s0=>
flower<="0000000000000000"; --初始状态
current_state<=s1; --一个时钟上升沿，将当前状态指向下一个状态when s1=>
flower<=f1;
current_state<=s2;
when s2=>
flower<=f2;
current_state<=s3;
when s3=>
flower<=f3;
current_state<=s4;
when s4=>
flower<=f4;
current_state<=s5;
when s5=>
flower<=f5;
current_state<=s6;
when s6=>
flower<=f6;
current_state<=s1; --返回第一个状态，实现循环end case;
end if;
end process;
led<=flower;
end architecture;
flower<=f3;
current_state<=s4;
when s4=>
flower<=f4;
current_state<=s5;
when s5=>
flower<=f5;
current_state<=s6;
when s6=>
flower<=f6;
current_state<=s1; --返回第一个状态，实现循环end case;
end if;
end process;
led<=flower;
end architecture;
生成元器件符号：SYMBOL
图5.3 显示控制器
5.2.3 彩灯控制器：CDKZ
library ieee;
use ieee.std_logic_1164.all;
use ieee.std_logic_unsigned.all;
entity cdkz2 is --实体
port(
clkin:in std_logic; --端口定义
clr:in std_logic;
chose_key:in std_logic;
led:out std_logic_vector(0 to 15)
);
end entity;
architecture art of cdkz2 is --结构体component sxkz is --元件例化sxkz port(
chose_key:in std_logic;
clk_in:in std_logic;
clr:in std_logic;
clk:out std_logic
);
end component sxkz;
component xskz is --元件例化xskz port(
clk:in std_logic;
clr:in std_logic;
led:out std_logic_vector(0 to 15)
);
end component xskz;
signal s0:std_logic; --定义一个信号
begin
u1:sxkz port map(chose_key,clkin,clr,s0);
u2:xskz port map(s0,clr,led);
end architecture;
彩灯控制器SYMBOL：
图5.4 彩灯控制器
图5.5 RTL
六、仿真调试分析
start compilation先编译
generate functional simulation netlist然后生成功能仿真网络表assignments–setting—simulation setting设置成功能仿真
然后新建一个vector waveform file
通过view—utility windows--node finder 把输入输出管脚添加进波形仿真图里点击start simulation
6.1 时序控制器波形仿真：
图6.1输入信号
图6.2 输出波形6.2显示控制器波形仿真：
图6.3输入信号
图6.4 输出波形
6.3彩灯控制器波形仿真：
图6.5 Chose_key为0时
图6.6 Chose_key为1时
七、设计中的问题及解决方法
实验表明 ,此设计方法能够满足多种不同花样彩灯的变化要求 ,并且该方法便于扩展不同变化模式的彩灯花样，同时又实现了彩灯的两种不同频率的闪烁。如果不按任何按键时候，灯就按四种花样顺序循环跑，如果按下某个键再松开，比如按下C键然后松开，那么不管之前灯跑到哪个花样，按键后灯就会从C 代表的花样处开始跑，然后是D花样，然后是A花样，依次循环。但是A,B,C,D 认为是按下会弹起的按键，因为这个程序里，如果一直按着按键不松手，会导致灯只是反复跑一个花样。比如按着B键不松手，那么就会反复跑B花样。还有不能允许同时按下两个键，三个键，4个键，也就是说，同一时刻ABCD只能有一
个是高电平，否则会出错，因为这个程序并没有防错机制。
八、心得体会：
本次设计的课题是彩灯控制器，这个课题是自己选择然后经过老师审核的题目,因为在大一的时候经常编写类似的程序,所以自己对这类的程序编写和设计是比较熟练的.这个题目关键是计数器和分频器的使用，分频的方法有很多种，对于同一种功能的实现，用VHDL可以采用多种方式进行描述，每种方式之间各有优劣，本次设计只采用了其中较简单的一种，应尽量用最简洁的语言写出所需功能的程序。
通过这次课程设计对EDA技术有了更进一步的熟悉，VHDL语言和Ｃ语言等其他语言还是有很大的区别。VHDL是EDA技术的重要组成部分，其具有与具体硬件电路无关和与设计平台无关的特性，并且具有良好的电路行为描述和系统描述的能力，并在语言易读性和层次化、结构化设计方面，表现了强大的生命力和应用潜力。其主要的也是最大的优点就在于设计者可以专心致力于其功能的实现，而不需要对不影响功能的与工艺有关的因素花费过多的时间和精力。在实际操作中发现设计和课本上的知识有很大联系，但又高于课本，因此我们必须先把课本上的基础知识巩固好,才能在实际中更加熟练的应用.一个简单的原理要把它应用以及和其他功能综合起来就有些困难。所以,课本上的知识是实际运用的基础,我们务必认真学习!
九、主要参考文献：
【1】谭会生、张昌凡 EDA技术及应用西安电子科技大学出版社 2002.8 【2】张洪润、张亚凡 FPGA/CPLD应用设计200例北京航空航天大学出版社2007.2
【3】王刚、张潋基于FPGA的SOPC嵌入式系统设计与典型实例电子工业出版社 2009.1
【4】周润景.基于QuartusⅡ的FPGA/CPLD数字系统设计实例[M].西安：电子工业出版社，2007,8
【5】潘松黄继业. EDA技术实用教程（第二版）[M].北京：科学出版社，2006.9 【6】林明权马维旻. VHDL数字控制系统设计范例[M].西安：电子
工业出版社，2003.1
【7】褚振勇. FPGA设计及应用（第三版）[M].西安：电子科技大学出版社，2012.4 【8】张毅刚彭喜元彭宇.单片机原理及应用（第二版）[M].北京：高等教育出版社，2009.11
电子技术课程设计 --- 多路彩灯控制器 学院：电子信息工程学院 学号：200615010217 指导教 师：祁艳杰2008-12-17
多路彩灯控制器 目录 设计目的 设计任务与要求 三、总体方案的设计与选择 1 、总体方案的设计 2 、总体方案的选择 四、使用元件及元件说明 五、单元电路的设计 1 、花型演示电路 2 、花型控制信号电路 3 、快慢节奏控制电路 4 、时钟信号控制电路 六、总体电路图 七、电路组装、调试过程中遇到的问题及 解决办法 八、分析与心得
、设计目的： 1、进一步掌握数字电路课程所学的理论知识。 2、了解数字电路设计的基本思想和方法，学会科学分析和解决问题。 3、熟悉几种常用集成数字芯片，并掌握其工作原理，进一步学会使用其进行电路设计。 4.培养认真严谨的工作作风和实事求是的工作态度。 二、设计任务与要求 本次数字电路课程设计我选择的题目是“多路彩灯控制器”。 这个系统的主要功能是： 1、自动控制多路彩灯按预设的花型进行变换； 2、花型种类不少于三种，花型自拟； 3、分别用快慢两种节拍实现花型变换。 三、总体方案的设计与选择 1、总体方案的设计 经过分析问题及初步的整体思考，拟定以下二种方案： 方案一：总体电路共分三大块。第一块实现花型的演示；第二块实现花型的控制及节拍控制； 第三块实现时钟信号的产生。 结构框图如下：
方案二：在方案一的基础上将整体电路分为四块。第一块实现花型的演示；第二块 实现花型的控制；第三块实现节拍控制；第四块实现时钟信号的产生。并 在部分电路的设计上与方案一采用了完全不同的方法，如花型的控制。 主体框图如下: 2 .总体方案的选择 方案一与方案二最大的不同就在，前者将花型控制与节拍控制两种功能融合在一起，是考虑到只要计数器就可以实现其全部功能的原因，且原理相对简单。如此设计，其优点在于：设计思想比较简单。元件种类使用少，且都较熟悉易于组装电路。缺点则是：中间单元电路连线过于繁多，容易出错，且可能出现线与 线关系。要避免这些，则势必造成门电路使用过多，导致电路不稳定，抗干扰能 力下降。 而后者则将以上两种功能分开设计，各单元电路只实现一种功能。其优点在于：电路设计模块化，易于检查电路，对后面的电路组装及电路调试带来方便。缺点则是：节拍控制采用了没有学过的器件，原理相对复杂，不易理解。花型控制电路简单，花型也比较简单，过度过程可能会出现乱码。 基于以上原因，加上为了成功的实现课程设计，我选择了连线少，易于组装和调试的方案二。 四、使用元件 1.设计所需的元件:
1 设计意义及要求 1.1 设计意义 （1）通过此次课程设计，加深同学们对理论知识的理解，培养同学们的动手动脑能力以及解决实际问题的能力。 （2）培养同学们之间相互学习、相互交流合作共同解决问题的能力。 （3）培养同学们对电子设计的兴趣，查阅相关资料解决疑难的能力。 （4）同学们自学protues仿真软件画电路图并进行仿真操作，培养学生的自学能力。（5）增强同学们的创新能力，鼓励同学们设计出属于自己的方案。 1.2 设计要求 现有8只彩灯，试设计一控制器，要求彩灯能实现如下追逐图案： （1）使8只彩灯从右到左逐一循环点亮。 （2）使8只彩灯按照 1110 1110左移循环点亮。 （3）使8只彩灯交替闪烁。 （4）接着重复以上的动作，这样一直循环下去。时间间隔为0.5秒。 （5）严格按照课程设计说明书要求撰写课程设计说明书。 2 方案设计 2.1 设计思路 2.1.1 设计方案一 设计要求彩灯完成三个可以循环的功能，于是就把设计分为几个独立的功能模块进行设计，每一个模块完成特定的功能，再把它们有机的组织起来构成一个系统完成彩灯控制器的设计。由555多谐振荡器产生脉冲，再用74LS161进行分频，为电路提供脉冲信号。彩灯花样控制电路由74LS198和门电路构成。循环选择控制电路由74LS161和门电路组成。 图2.1 多彩循环彩灯控制器设计方案一系统框图
具体设计步骤：先将每个设计的功能要求的单独电路画出来，通过74LS198双向移位寄存器来实现对彩灯的直接控制。在完成单个功能要求之后，通过计数器74LS161配合相应的门从而选择哪一个门电路结构工作，把预先存在相应门电路结构输入端的数据送到移位寄存器74LS198的数据输入端，并对其进行置数。给移位寄存器加上相应的反馈，配合脉冲工作，当移位寄存器输出一种彩灯花样结束后，就重新置一次数，切换一种工作状态，从而实现在三种彩灯花样之间的循环。 2.1.2 设计方案二（小组方案） 此方案运用AT89S52单片机，通过IO口直接驱动LED灯。通过编写相应的程序从而实现在三种工作状态之间的切换。 设计框图如图2.2所示： 图2.2 多彩循环彩灯控制器设计方案二系统框图 2.2 方案设计 2.2.1 设计方案一电路图 多彩循环彩灯控制器设计方案一电路原理图如图2.3所示： 工作原理： 一、接通电源，555多谐振荡器产生周期为0.5秒的脉冲信号，将脉冲信号分别送 给计数器74LS161（1）和移位寄存器74LS198。计数器74LS161（1）按照反馈 置数法连接成8进制计数器从而实现对脉冲信号周期的扩展，即将原脉冲进行8 分频，得到周期为4秒的脉冲信号。用周期为4秒的脉冲信号触发下一个计数器 74LS161（2），把74LS161（2）连接成3进制计数器，Q1Q0就有三种循环状态00，01，10，00…… 二、将8个二输入与门7408作为一组，每个与门的选出一个输入端口连接在一起， 接控制信号，一共放置3组，组成3个与门结构。每组的二输入与门的另一个输 入端分别接上移位寄存器74LS198所需要的预置数，3组分别为00000001,111011
电工电子技术课程 设计 题目：彩灯循环控制电路的 设计与制作 团队成员：李静黄林姜怀亮况雨朦刘京京 组长：李静 班级机电技术教育 专业：121班 指导教师：国海 2014年6月
摘要 基于数字技术的循环流水彩灯系统结合了传统的数字电路基础技术和模块化设计的思路。其简易轻巧，外貌美观，能呈现多彩颜色的特点使它在现实生活中得到了广泛的应用。比如十字路口红绿黄的流水交通灯；节假日装扮用的流水彩灯；自动门上装有的自动流水灯等等。所以流水彩灯的设计可以进一步增加我们对流水灯的了解，感受流水灯给我们生活带来的方便。 小组对彩灯循环控制系统的初步框架进行设计，并对一些仿真软件和硬件系统方案进行了选择。在此基础上，又进一步详细介绍了该控制系统的硬件组成、软件仿真结果、控制方法。在软件仿真部分中，本文重点讲述了使用Multisim对数字电路进行仿真及仿真结果。在硬件设计中，将电路设计从主电路为二进制计数器延伸到用移位寄存器来控制。 最后，本文就基于彩灯循环控制系统的特点，进行了归纳与总结。 关键词：流水彩灯循环 Multisim仿真移位寄存器 彩灯循环控制电路的设计与制作 1 结构设计与方案选择 1.1 基于数字电路技术的彩灯循环控制系统结构 现代的数字电路的设计大体上都是三步走的战略：即信号源，控制电路，输出显示。在明白大体的设计思路之后，对没有部分进行模块化的设计。最终可以完成我们的实验目标。本实验的具体设计框图如下： 提供适当的输入源；彩灯循环控制系统主要是实现我们实验目标中的左循环、右循环、全灭和全亮的功能；显示电路主要是输出显示我们的实验结果。 1.2方案选择
1.2.1方案一：74ls193为主控电路 74ls193是双时钟4位二进制可逆的集成计数器，其双时钟可以实现加计数或 减计数，当计数时钟脉冲从UP 输入时，集成芯片实现加法计数过程，计数过程为0000到1111→0000；当计数时钟脉冲从DOWN 输入时，集成芯片实现减法计数过程。CLR 是异步清零端，高电平有效；~LOAD 是异步欲置数控制端，低电平有效；预置数数据输入端包括A 、B 、C 、D,D 为最高位，A 为最低位； 本电路的系统方案框图为： 图2 74ls193为主控流水彩灯电路框图 简要介绍：利用555计时器所组成的多谐振荡器产生频率为1Hz 的脉冲信号，并将信号送到74ls193的时钟，将清零端CLR 与QD 相连，在进行加计数时，数据到了1000即8时，系统清零而回到0000，即0。在进行减计数时，四输入与非门的输入与QA 、QB 、QC 、QD 相连，输出与置位端~LOAD 相连，DCBA 接0111，即出现输出为1111时，电路回到0111即7，译码器将74ls193的输出地址转换为高低电平并使LED 发光。 仿真电路图如下图所示：
多路彩灯控制器的设计 一课程设计题目（与实习目的） （1）题目：多路彩灯控制器 （2）实习目的： 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，并掌握其工作原理，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的工作态度。 5．作为课程实验与毕业设计的过度，课程设计为两者提供了一个桥梁。二任务和要求 实现彩灯控制的方法很多，如EPROM编程、RAM编程、单板机、单片机等，都可以组成大型彩灯控制系统。因为本次实习要求设计的彩灯路数较少，且花型变换较为简单，故采用移位寄存器型彩灯控制电路。 （1）彩灯控制器设计要求 设计一个8路移存型彩灯控制器，要求： 1. 彩灯实现快慢两种节拍的变换； 2. 8路彩灯能演示三种花型（花型自拟）； 3. 彩灯用发光二极管LED模拟； 4. 选做：用EPROM实现8路彩灯控制器，要求同上面的三点。 （2）课程设计的总体要求 1．设计电路实现题目要求；
2．电路在功能相当的情况下设计越简单越好； 3. 注意布线，要直角连接，选最短路径，不要相互交叉； 4. 注意用电安全，所加电压不能太高，以免烧坏芯片和面包板。 三总体方案的选择 （1）总体方案的设计 针对题目设计要求，经过分析与思考，拟定以下二种方案： 方案一：总体电路共分三大块。第一块实现花型的演示；第二块实现花型的控制及节拍控制；第三块实现时钟信号的产生。 主体框图如下： 方案二：在方案一的基础上将整体电路分为四块。第一块实现花型的演示； 第二块实现花型的控制；第三块实现节拍控制；第四块实现时钟信号的产生。 并在部分电路的设计上与方案一采用了完全不同的方法，如花型的控制。 主体框图如下： （2）总体方案的选择 方案一与方案二最大的不同就在，前者将花型控制与节拍控制两种功能融合在一起，是考虑到只要计数器就可以实现其全部功能的原因，且原理相
课程设计(论文) 题目名称循环彩灯控制器设计 课程名称电子技术课程设计 学生姓名 学号 系、专业电气工程系、电气工程及其自动化指导教师 2011年12月16 日 I
邵阳学院课程设计（论文）任务书 注：1．此表由指导教师填写，经系、教研室审批，指导教师、学生签字后生效；2．此表1式3份，学生、指导教师、教研室各1份。 II
指导教师（签字）：学生（签字）： III
邵阳学院课程设计（论文）评阅表 学生姓名学号 系电气工程系专业班级09电气工程及其自动化专业题目名称循环彩灯控制器的设计课程名称电子技术课程设计 一、学生自我总结 二、指导教师评定 注：1、本表是学生课程设计（论文）成绩评定的依据，装订在设计说明书（或论文）的“任务书”页后面； 2、表中的“评分项目”及“权重”根据各系的考核细则和评分标准确定。 IV
摘要 当今社会，经济发展迅速，人们对周围环境的要求也越来越高。人们渴望在一个多姿的环境中生活，那样也不会太单调寂寞。霓虹灯以它炫彩的英姿征服了人们的眼球，为人们的生活添姿加彩。随着人们生活环境的不断改善和美化，在许多场合可以看到彩色流水灯，以往死寂般的夜空也开始变得鲜活。 霓虹灯发展到现在已经慢慢的融入到了我们生活的点点滴滴，在我们习以为常的环境中，变换着它们的色彩，绚烂着人们的生活。本次实验设计中我们在原有的基础上改进，设计这款彩灯循环发光控制器，通过对NE555集成时基电路和计数器／译码分配器CD4017等集成块的合理组建，实现了对彩灯的循环发光控制功能。 关键词：计数器；数据选择器；移位寄存器；彩灯显示电路 V
湖南科技大学 信息与电气工程学院 《课程设计报告》 题目： 专业： 班级： 姓名： 学号： 指导教师： 年月日
信息与电气工程学院 课程设计任务书 2014 —2015 学年第一学期专业：学号：姓名： 课程设计名称： 设计题目： 完成期限：自年月日至年月日共周 设计依据、要求及主要内容（可另加附页）： 指导教师（签字）： 批准日期：年月日
目录 一、实验设计的目的 (4) 二、设计内容 (4) Ⅰ、设计的工具 (4) Ⅱ、系统设计要求 (4) III、系统设计方案 (4) 三、电路工作原理 (4) 四、主要程序及仿真结果 (5) Ⅰ、时序部分主要程序如下： (5) Ⅱ、时序控制电路的仿真波形如图： (6) 五、对本次设计的体会和建议 (7) 参考文献 (7)
一、实验设计的目的 本设计的任务是让我们熟悉支持VHDL语言的软件，如Max Plus 2，ISP，FOUNDATION等，利用这一类软件使用VHDL语言进行设计编译仿真。本次设计的主要目的： 1、熟练掌握了相关软件Max Plus 2的使用操作。能对VHDL语言程序进行编译及调试，以及通过计算机仿真，得到正确的仿真波形图，并根据所得仿真波形图分析判断并改进所设计的电路。 2、在成功掌握软件操作基础上，将所学数字电路的基础课知识与VHDL语言的应用型知识结合起来并与实际设计，操作联系起来，即“理论联系实际”的观点。 3、完成可编程器件与VHDL语言课程设计，掌握设计语言技术的综合应用性。本次设计课题为多路彩灯控制器。 4、熟悉系统的分析和设计方法，合理掌握选用集成电路的方法，初步接触EDA技术，为以后本专业的学习奠定良好的基础。 二、设计内容 Ⅰ、设计的工具 电脑一台，maxplusⅡ仿真软件，关于VHDL课程设计的相关书籍若干。 Ⅱ、系统设计要求 设计一个多路彩灯控制器，能循环变化花型，可清零，可选择变化节奏。 彩灯控制器有16路发光二极管构成，当控制器开关打开时，能够在6种不同彩灯花型之间进行循环变化。 要求控制器具备复位清零功能，一旦复位信号有效，不论控制器花型变化处于何种状态都会无条件即刻清零，回复到初始状态。 设置节拍选择按钮。按下此按钮，多路彩灯控制器的花型变化的节奏减缓；放开次按钮，则节奏相对加快。 III、系统设计方案 根据系统设计要求可知，整个系统共有三个输入信号，分别为控制器快慢节奏控制信号opt、复位清零信号clr和时钟脉冲信号clk，输出信号则是16路彩灯的输出状态led[15...0]。 多路彩灯控制器可由两个主要的电路模块组成：时序控制电路模块和显示控制电路模块。时序控制电路根据输入信号的设置得到相应的输出信号，并将此信号作为显示控制电路的时钟信号；显示控制电路根据输入时钟信号的周期，有规律地输出预先设定的6种彩灯花型，从而使得多路彩灯控制器在一定的输入条件下提供符合设计要求的有效输出。本设计主要研究时序控制电路。 三、电路工作原理 多路彩灯控制器的实现基础是时序控制电路和显示1控制电路的设计，时序控制电路的模块框图如图2所示。其中，clk为输入时钟信号，电路在时钟上升沿发生变化；clr为复位清零信号，高电平有效，且一旦该信号有效，电路无条件复位为初始状态；opt为快慢节奏选择信号，低电平时节奏快，高电平时节奏慢；clkout为输出信号，当clr信号有效时clkout输出为0，否则，clkout的周期随opt信号的改变而改变。 我们假设时序电路产生的控制时钟信号的快慢两种节奏分别为输入时钟信号频率的1/4和1/8，因而输出时钟信号可以通过对输入时钟的计数来获得。当opt为低电平时，输出经过两个时钟周期进行翻转，实现四分频的快节奏；当opt为高电平时，输出每经过四个时周期进行翻转，实现八分频的慢节奏。
多彩循环彩灯控制器设 计 Document number：WTWYT-WYWY-BTGTT-YTTYU-2018GT
1设计意义及要求设计意义 （1）通过此次课程设计，加深同学们对理论知识的理解，培养同学们的动手动脑能力以及解决实际问题的能力。 （2）培养同学们之间相互学习、相互交流合作共同解决问题的能力。 （3）培养同学们对电子设计的兴趣，查阅相关资料解决疑难的能力。 （4）同学们自学protues仿真软件画电路图并进行仿真操作，培养学生的自学能力。（5）增强同学们的创新能力，鼓励同学们设计出属于自己的方案。 设计要求 现有8只彩灯，试设计一控制器，要求彩灯能实现如下追逐图案： （1）使8只彩灯从右到左逐一循环点亮。 （2）使8只彩灯按照 1110 1110左移循环点亮。 （3）使8只彩灯交替闪烁。 （4）接着重复以上的动作，这样一直循环下去。时间间隔为秒。 （5）严格按照课程设计说明书要求撰写课程设计说明书。 2 方案设计 设计思路 设计方案一 设计要求彩灯完成三个可以循环的功能，于是就把设计分为几个独立的功能模块进行设计，每一个模块完成特定的功能，再把它们有机的组织起来构成一个系统完成彩灯控制器的设计。由555多谐振荡器产生脉冲，再用74LS161进行分频，为电路提供脉冲信号。彩灯花样控制电路由74LS198和门电路构成。循环选择控制电路由 74LS161和门电路组成。
图多彩循环彩灯控制器设计方案一系统框图 具体设计步骤：先将每个设计的功能要求的单独电路画出来，通过74LS198双向移位寄存器来实现对彩灯的直接控制。在完成单个功能要求之后，通过计数器74LS161配合相应的门从而选择哪一个门电路结构工作，把预先存在相应门电路结构输入端的数据送到移位寄存器74LS198的数据输入端，并对其进行置数。给移位寄存器加上相应的反馈，配合脉冲工作，当移位寄存器输出一种彩灯花样结束后，就重新置一次数，切换一种工作状态，从而实现在三种彩灯花样之间的循环。 设计方案二（小组方案） 此方案运用AT89S52单片机，通过IO口直接驱动LED灯。通过编写相应的程序从而实现在三种工作状态之间的切换。 设计框图如图所示： 图多彩循环彩灯控制器设计方案二系统框图 方案设计 设计方案一电路图 多彩循环彩灯控制器设计方案一电路原理图如图所示：
物理与电气工程学院课程设计报告 多路彩灯控制器 姓名 ** ** 学号 ********* 班级电气工程及其自动化1班 年级 2011级 指导教师李 *** 成绩 日期 2013.4.8
摘要八路循环彩灯控制器整体电路由三部分组成：脉冲发生电路、移位寄存器、控制电路。其中用时钟脉冲来启动电路，使其发出不同的频率产生不一样的脉冲，控制发光二极管，使电路更好的工作。主要采用 74LS194 芯片接成扭环形结构的移位器来实现，最后做到两种花型的彩灯循环控制。 一、实验目的： 根据知识掌握情况和兴趣选择题目，给出功能设计方案，插接、调试电路，完成要求的任务，达到巩固和应用“电子技术基础”和“数字电路与逻辑设计”课程基本理论和方法，初步掌握模拟与数字电路系统设计基本方法的目的。 二、实验要求： 设计一个4路移存型彩灯控制器，彩灯用发光二极管LED模拟，具体要求如下： 1、能演示三种花型，花型自拟。 2、选作：彩灯明暗变换节拍为1.0s和0.5s，两种节拍交替运行。 三、实验元件： 555定时器 1个 74194 2个 74161 2个 7404 2个
电阻150kΩ 1个 电阻4.7KΩ 1个 电阻20Ω 8个 电容4.7uF 1个 电容0.1 uF 1个 四、总体方案的设计： 经过分析问题及初步的整体思考，设计方案如下： 需要实际时钟产生电路，循环控制电路和彩灯左右移，及全亮全灭输出电路。时钟脉冲产生电路由脉冲发生器产生连续的脉冲。循环电路采用74LS161 ，74LS194实现彩灯的循环控制。具体主要通过两片双向移位寄存器74LS194 来实现彩灯电路控制，通过脉冲发生器来产生连续时钟信号的输入，由74LS161 计数器来控制信号的移动方向，实现左移，右移及亮灭的功能。总体电路原理图如下： 五、单元电路的设计：
一．设计目的及要求 1.1 课程设计的目的 1 、巩固和加强《数字电子技术》课程的理论知识。 2 、掌握电子电路的一般设计方法，了解电子产品研制开发过程。 3 、掌握电子电路安装和调试的方法及其故障排除方法，学会用ewb 软件或multisim 软件对电路仿真。 4 、通过查阅手册和文献资料，培养独立分析问题和解决问题的能力。 5、培养创新能力和创新思维。 1.2 要求 用中规模集成电路实现6 路彩灯控制电路，主要用计数器、译码器、移位寄存器等芯片集成，实现以下5 种演示花型： 花型1：6 路彩灯同时亮； 花型2：6 路彩灯同时灭； 花型3：6 路彩灯从左至右逐路点亮； 花型4：6 路彩灯左侧三个全亮，同时右侧三个全灭； 花型5; 6 路彩灯右侧三个全亮，同时左侧三个全灭； 要求彩灯亮、灭一次的时间可调，花型转换的顺序为：花型1、花型2、花型3 、花型4，花型5 、花型1 电路有复位控制，复位按钮闭合时彩灯循环输出，按钮断开彩灯熄灭。 二、设计方案的选择和电路框图
2.1题目分析 我们设计的流水灯实际上是主要使用一个555定时器、一个 74LS160，—个74LS42和两个74HC194这四个芯片对,6个彩灯进行控制，产生循环控制的效果。 2.2 题目设计 花型1,111111 ;花型2,000000 ;花型3,100000 ——010000 ——001000——000100——000010——000001;花型4,111000 ；花型5,000111。用74HC194移位寄存器来实现。用74LS42译码器来实现对194的控制，实现194的清零，并行输入，以及右移。用 74LS160十进制计数器控制42译码器的输出，555定时器根据滑动电阻的调节来实现输出时钟脉冲周期的不同从而控制160 计数的快慢，也就实现了彩灯闪烁时间的可调。 2.3结构框图
电子设计自动化大作业 题目彩灯控制器的设计 学院**学院 班级电气** 学号********** 姓名******** 二O一二年十月三十一日
彩灯控制器的设计 一、彩灯控制器的设计要求 设计能让一排彩灯(8只)自动改变显示花样的控制系统，发光二极管可作为彩灯用。控制器应有两种控制方式： （1）规则变化。变化节拍有0．5秒和0．x秒两种，交替出现，每种节拍可有4种花样，各执行一或二个周期后轮换。 （2）随机变化。无规律任意变化。 二、彩灯控制器的设计原理 本次彩灯控制器的设计包含几个主要模块，一是彩灯显示和扬声器的时序控制部分，二是发光二极管的动态显示和数码管的动态显示，本次设计中，二者的显示同步变化；三是扬声器的控制部分。流程图如下所示： 图 1 彩灯控制器的设计流程图 彩灯控制器的设计核心主要是分频器的使用，显示部分的设计较
简易。分频的方法有很多种，本次设计之采用了其中较简易的一种，通过计数器的分频，将控制器外接的频率分为几个我们预先设定的值。当计数器达到预先设定的值，即产生一个上升沿，从而实现分频。扬声器通过不同的频率控制发出不同的声音。同样发光二极管和数码管的显示速度也由其中分出来的一种频率控制（控制显示频率在1~4 之间为宜）。通过使能端的控制可以控制不同的数码管显示预先设定的图案，数码管依次显示的图案为 AA、BB、CC，并随着发光二极管同步动态显示。AA 为自左向右显示，BB 为自右向左显示，CC 从二边向中间再由中间向二边发散显示。与此同时，显示不同的花型时扬声器发出不同的声音，代表不同的花型。本次设计还带有复位功能，通过复位可以使彩灯控制器恢复到最初的状态。 三、程序设计和分析 library ieee; use ieee.std_logic_1164.all; use ieee.std_logic_unsigned.all; 建立设计库和标准程序包 实体部分： entity pan is port(clk:in std_logic; clr:in std_logic; speak:out std_logic; led7s1:out std_logic_vector(6 downto 0); led7s2:out std_logic_vector(7 downto 0);
课程设计任务书 学生姓名：专业班级： 指导教师：工作单位：信息工程学院 题目: 彩灯循环显示控制电路设计 初始条件： 74LS160计数器、74HC390计数器、74HC139译码管、脉冲发生器、数码管和必要的门电路，可以选用其他的计数器和集成电路，但必须给出原理说明 要求完成的主要任务: 以LED数码管作为控制器的显示元件，它能自动地依次显示出数字0、1、2、3、4、5、6、7、8、9（自然数列），1、3、5、7、9（奇数列），0、2、4、6、8（偶数列）和0、1、2、3、4、5、6、7、0、1（音乐符号数列），然后由依次显示出自然数列、奇数列、偶数列和音乐符号数列......如此周而复始，不断循环。 设计要求 ①打开电源时，控制器可自动清零。 ②每个数字的一次显示时间基本相等，这个时间在0.5s到2s范围内连续可调。 ③确定设计方案，按功能模块的划分选择元、器件和集成电路，设计分电路，画 出总体电路原理图，阐述基本原理。 ④用EWB软件或者multisim软件或者Quartus软件完成仿真。 指导教师签名： 2008 年 6月 2日 系主任（或责任教师）签名：年月日
目录 摘要 (1) 1主要任务 (2) 2技术要求 (2) 3基本组成方框图 (2) 4设计方案 (3) 4.1数列循环部分 (3) 4.2数列显示部分 (7) 4.3脉冲信号的产生 (8) 4.4方案的确定 (9) 5单元电路的设计及其原理 (9) 5.1数列循环电路的设计 (9) 5.2序列显示电路的设计 (10) 5.2.1十进制自然序列的显示电路 (10) 5.2.2奇数序列显示电路 (11) 5.2.3偶数序列显示电路 (11) 5.2.4音乐序列显示电路 (12) 5.3脉冲产生电路的设计 (13) 5.4二分频电路的设计 (14) 5.5总电路图的设计 (14) 6仿真结果 (16) 6.1脉冲产生电路的仿真 (16) 6.2二分频电路的仿真 (17) 7测试结果分析 (18) 8体会与心得 (19) 9元件清单 (20) 10参考文献 (21)
《数字电子技术课程设计》报告 ——彩灯循环控制电路设计 摘要 本次电路设计利用555定时器、计数器等设计LED彩灯控制电路。通过按键实现如下循环特性：当按键没有按下时8个彩灯交叉循环点亮：即在前四秒内第1、3、5、7盏灯依次点亮、后四秒内8、6、4、2盏灯依次点亮，而当按键按下一次后（按下两次等效于没有按下），实现8盏灯依次循环点亮（产生灯光追逐音乐、活跃气氛的效果），并设计成同步电路模式。 用555定时器设计的多谐振荡器来提供时序脉冲，其优点是在接通电源之后就可以产生一定频率和一定幅值矩形波的自激振荡器，而不需要再外加输入信号。由于555定时器内部的比较器灵敏度较高，而且采用差分电路形式，这样就使多谐振荡器产生的振荡频率受电源电压和环境温度变化的影响很小。之后脉冲信号输入到计数器，同时将计数器输出端QC、QB、QA接到译码器的输入端，当译码器输出电平为低电平时，与其相连接的LED会变亮。LED采用共阳极连接，并串上500Ω的电阻。电路由按键SPST_NC_SB控制，使彩灯进入到不同的循环模式。 电路图连接好后，经Multisim软件调试测试，电路可以实现设计要求，即实现从题中要求的交叉循环显示和音乐序列的循环显示。整体电路采用同步电路模式，采用TTL集成电路，电压V 均为5V。运用了所学的555定时器、译码器、计数器与逻辑门 cc 电路等相应的电路器件，提高了对于数字电子技术这门专业基础课的认识与理解，在
实践中发现不足，努力改正，提高了我自学、创新等能力，同时我们也掌握了相应设计电子电路的能力，有利于今后对于专业课程的学习。 关键词：555定时器计数器译码器彩灯循环控制
数字电子技术课程设计题目循环彩灯控制器的电路设计 院系 专业 学生姓名 学号 指导教师 二Ｏ一Ｏ年十二月二十一日
循环彩灯控制器的电路设计 摘要：本课题主要研究循环彩灯控制器的电路设计，它由直流电源、555振荡器、4510计数器、4028译码器、双D触发器及彩灯等几大部分组成，其中直流电源共有5V和7V两种，均由桥式整流滤波电路产生，其中5V电源主要供给循环彩灯控制电路的主电路（彩灯部分）而7V电源主要共给其控制电路；555振荡器主要为电路产生时钟脉冲提供给计数器；而4510计数器在双D触发器的控制下实现加减计数的功能；4028译码器在4510计数器的基础上产生顺序脉冲信号提供给彩灯，3路彩灯在顺序脉冲的作用下依次正循环和反循环的闪亮。 关键字：循环；计数器；译码器；振荡器 Circulation lights controller circuit design Abstract: the article mainly studied circulation lights controller circuit design, it consists of dc power supply, 555 oscillator, 4510 counters, 4028 decoder, double D flip-flop and lights and several other major components, including dc power were 5V and 7V two kinds, all by bridge rectifier filter circuits produce, including 5V power supply main supply circulation lights control circuit of main circuit (colored lantern part of 7V power mainly to the control circuit, 555 oscillator mainly for circuit produce clock pulse provide counter, And 4510 counter on double D flip-flop is under the control of the realization of the function; add and subtract counting 4028 decoder in 4510 counter on the basis of sequence pulse signal generated provide lights, 3 road lights in order pulse in turn is under the action of circulation and reverse circulation ablaze. Key word: cycle, Counter, Decoder, oscillator 一、概述 彩灯控制电路在人们的日常生活中随处可见，无论是在繁华的闹市区或是在大中型游乐场、圣诞树等等都有它们的身影，循环彩灯控制电路是今年来渐渐兴起的一种较为简单的电子设备装置，它可以按照人们的要求控制彩灯以不同的方式被点亮，还可以伴随音乐、各种奇奇怪怪的声音，色彩，变化无穷，为人们的生活增光添彩。 1、彩灯的控制方法和类型 彩灯一般可以用白炽灯、发光二极管以及拥有不同彩色的灯泡等。常见的彩灯控制方法有两种，一是通过微机编程实现，这种方法的优点是编程简单，变换的种类多，需要的外接电路也有限，它还方便因场地的转移或天气的变化而改变，但它适合于需要控制的彩灯数目较多且经常变换的场合。另一种是通过电子设备来实现，这种的方法的优点是制作和调试比较容易，成本相对而言也较低，电路的结构不是很复杂，
循环彩灯课程设计
精品资料 成绩 课程设计说明书 题目：循环彩灯电路设计 课程名称：数字电子技术学 院：电子信息与电气工程学院 学生姓名：李倩 学号： 201102020025 专业班级：电子信息工程2011级1班 指导教师：翟亚芳 2013 年6 月7 日
课程设计任务书
循环彩灯 摘要：设计制作了一个循环彩灯控制电路，该电路可以控制8个彩灯从左到右依次点亮，然后依次熄灭，点亮和熄灭的时间间隔为1秒。电路主要由555定时器、同步十六进制加法计数器74LS161和8位串行输入、并行输出移位寄存器74LS164以及2输入端4与非门74LS00组成。555定时器可以产生振荡周期为1秒的时钟信号；74LS161对时钟信号进行加法计数；74LS00对74LS161产生的信号进行取反，74LS164对 74LS00输出的信号移位寄存输出并驱动对应的发光二极管工作，使其可以达到可以依次点亮依次熄灭的目的。 关键词：555定时器；加法计数器；反相器；移位寄存器；
目录 1.设计背景 (1) 1.1 了解数字电路系统和数字电路的定义和组成 (1) 1.2掌握时钟电路的作用及基本构成 (1) 2.设计方案 (1) 2.1 任务分析…………………………………………………………………… 1 2.2方案论证 (2) 3.方案实施 (2) 3.1 原理图设计………………………………………………………………… 2 3.2电路仿真 (4) 3.3PCB制作 (5) 3.4安装与调试 (6) 4.结果与结论 (6) 5.收获与致谢 (6) 6.参考文献 (7) 7.附件 (7) 7.1电路原理图 (8) 7.2仿真图 (8) 7.3P C B布线图 (9)
一、课程设计题目：多路彩灯 二、任务和要求： 任务：设计一个多路彩灯控制器，能控制8路彩灯，彩灯用发光二极管模拟。 要求：能演示至少3种花型，花型自拟。 彩灯明暗变换节拍为1.0s和2.0s，两种节拍交替运行。 目的：(1).掌握移位寄存器的移位，置位功能。 (2).掌握TTL集成电路驱动发光二极管的设计方法。 (3).熟悉中、小规模数字集成电路芯片，掌握基本数字电路设计方法， 通过实践提高数字电路连接、调试能力。 三、器件 四、总体方案 方案一：
模块图如下（箭头示数据流的方向和内容）： 分析：此方案设计花型种类多，实现简单，使用的芯片数少，但后三种花型变化简单。 方案二： 共设计3种花型，每种花型均有16种状态，花型3的前8种状态和后8
其模块图如下： 分析：此方案花型变化多样，但电路复杂，使用的芯片数多，花型少。 总结：方案一电路简单，所使用的芯片数目少，而且花型种类多，在实现分频 时，二使用了74LS74和74LS00，而方案一只用了一片74就实现了。在数据选择模块，方案一用了一片151就可实现节拍的选择。而方案二电路复杂，花型少。故选择方案一。 五、 单元电路设计： 选择方案一，实现电路简单，共使用了9片芯片。 （一）脉冲发生电路 脉冲发生电路使用了555脉冲发生器和若干器件组成。具体参数：555芯片一片，R1为4.7，R2为150 ，C1为0.01uf ，C2为4.7uf ，电源电压为5V 。 其电路图如下： S1，S0（控制信息）；清零信号
其波型为5V的方波。 （二）脉冲分频电路 脉冲分频电路是由555提供脉冲，由74LS74实现分频。其电路图为： 555电路和分频出的波形分别如下： （三）脉冲选择电路 脉冲选择电路由一片74LS151组成，并有计数电路的控制，每32个脉冲数据选择变化一次，及选择CP信号或分频的信号。其电路如图：
目录 一、课题设计任务及要求 .3 二、设计目的 3 三、优选设计方案 4 四、整体设计思想及原理框图 5 五、各模块设计与分析 6 1、脉冲发生电路 7 2、控制电路和译码电路 10 3、存储电路 12 4、数码管显示电路 .14 六、元器件清单 15 七、安装及调试中出现的问题和解决方法 15 八、设计感想 17 附录 一、实验电路图 20 二、实验电路连接图 .21 三、参考文献 21
一、课题设计任务及要求 课题名称：可编程彩灯控制器 设计任务及要求： 1、设计脉冲产生电路、图形控制电路和存储电路； 2、用8×8LED点阵作为显示电路，显示内容的动面感要强。 3、能用按键切换不同的显示组合，至少有3个按键切换； 4、每种组合至少有3种变化，每种组合内图形能连续循环； 5、要有数码管显示当前是第几种组合（或是第几个按键）； 6、图形显示间隔（显示频率）至少有3种可选。 控制器可有2种控制方式： （1）规则变化：变化节拍有秒和秒，交替出现，每种节拍可有多种花样，各执行1或2个周期后轮换；彩灯变化方向有单向移动和双向移动、跳跃移动等。 （2）随机变化。变化花样相同，但节拍和花样的轮换随机出现。 7、完成电路全部设计后，通过实验箱验证设计课题的正确性。 二、设计目的 本课程设计主要是为了实现可编程彩灯控制的功能，且通过本次电子课程设计，了解电子产品设计的一般过程，掌握电子线路设计的基础方法和一般过程，能灵活运用已学过或者类似的集成块构成电路实现上述功能，还能灵活掌握555电路的应用方法。能用仿真软件对电子线路进行仿真设计，还能用Portel等软件绘制PCB图，掌握了电子电路调试的方法，且能独立解决设计与调试过程中出现的一般问题，并进一步掌握EEPROM的编程方法和应用。
数字电路课程设计报告课程名称：循环彩灯控制器 设计题目：循环彩灯控制器 院（部）：机械与电子工程学院 专业： 学生姓名: 学号: 班级： 日期: 指导教师:
课程设计任务书 课程设计题目循环彩灯控制器 姓名学号班级 院部机械与电子工 程学院 专业 组别组长组员 指导教师 课程设计目的 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。 课程 设计 环境 用proteus 仿真软件画出总体电路图、word编写课程设计报告
课程设计任务和要求设计要求： 1. 8路彩灯能演示三种花型（花型自拟）； 2. 彩灯用发光二极管LED模拟； 3．选做：实现快慢两种节拍的变换。 设计任务： 1．设计电路实现题目要求； 2．电路在功能相当的情况下设计越简单越好； 3. 注意布线，要直角连接，选最短路径，不要相互交叉； 4. 注意用电安全，所加电压不能太高，以免烧坏芯片和面包板。 课程设计工作进度计划 序号起止日期工作内容 1 2012年6月7日~2012年 6月11日选择设计题目并阅读相关文献、资料，学习使用proteus 2 2012年6月12日~2012 年6月13日 根据设计任务和要求，做出大纲和目录 3 2012年6月13日~2012 年6月16日 根据目录做出设计内容 4 2012年6月17日~2012 年6月18日 根据设计内容用proteus画图 5 2012年6月19日整理课程设计的格式与内容 6 2012年6月20日打印并装订 教研室审核意见： 教研室主任签字：年月日 教学院（系）审核意见： 主任签字：年月日
电子技术课程设计 ------多路彩灯控制器 学院：电子信息工程学院 学号：200615010217 指导教师：祁艳杰 2008-12-17 多路彩灯控制器 目录
一、设计目的 二、设计任务与要求 三、总体方案的设计与选择 1、总体方案的设计 2、总体方案的选择 四、使用元件及元件说明 五、单元电路的设计 1、花型演示电路 2、花型控制信号电路 3、快慢节奏控制电路 4、时钟信号控制电路 六、总体电路图 七、电路组装、调试过程中遇到的问题及 解决办法 八、分析与心得 一、设计目的： 1、进一步掌握数字电路课程所学的理论知识。 2、了解数字电路设计的基本思想和方法，学会科学分析和解决问题。 3、熟悉几种常用集成数字芯片，并掌握其工作原理，进一步学会使用其进行电路设
计。 4. 培养认真严谨的工作作风和实事求是的工作态度。 二、设计任务与要求 本次数字电路课程设计我选择的题目是“多路彩灯控制器”。 这个系统的主要功能是： 1、自动控制多路彩灯按预设的花型进行变换； 2、花型种类不少于三种，花型自拟； 3、分别用快慢两种节拍实现花型变换。 三、总体方案的设计与选择 1、总体方案的设计 经过分析问题及初步的整体思考，拟定以下二种方案： 方案一：总体电路共分三大块。第一块实现花型的演示；第二块实现花型的控制及节拍控制；第三块实现时钟信号的产生。 结构框图如下： 方案二：在方案一的基础上将整体电路分为四块。第一块实现花型的演示；第二块实现花型的控制；第三块实现节拍控制；第四块实现时钟信号的产生。并 在部分电路的设计上与方案一采用了完全不同的方法，如花型的控制。
课程设计任务书 学生姓名：专业班级：自动化1071 指导教师：工作单位： 题目:彩灯控制器设计 初始条件： 1．运用所学的微机原理知识； 2．微机原理和接口技术实验室的实验箱设备。 要求完成的主要任务: a)要求至少以三种方式控制LED灯的显示，序号依次为：0，1，2， 3，4，5，6，7（自然数列）；1，3，5，7（奇数列）；0，2，4， 6（偶数列）。然后又依次显示同上数列，不断循环； b)扩展功能：允许增加新自定义的LED灯的显示模式。 c)打开电源开关，自动清零，即通电后最先显示出自然数列的0， 再显示出1，然后按上述规律变化； d)每个数字的一次显示时间（从数码管显示之时起到消失之时止） 基本相等。 e)严格按照课程设计说明书要求撰写课程设计说明书。 时间安排： 指导教师签名：年月日 系主任（或责任教师）签名：年月日
基于微机原理彩灯控制器的设计 摘要 电子课程设计是电子技术学习中非常重要的一个环节，是将理论知识和实践能力相统一的一个环节，是真正锻炼学生能力的一个环节。随着电子技术的发展，计算机在现代科学技术的发展中起着越来越重要的作用，多媒体技术、网络技术、智能信息处理技术、自动控制技术、数据挖掘与处理技术等都离不开计算机，而随者人们生活水平的提高，彩灯控制器等优点受到人们的欢迎，在很多场合得到了广泛的应用。当前，许多户外商业广告、公益广告、节日彩灯等大多采用循环灯控制形式。它们通过巧妙构思与创作，可以做到广告、彩灯等作品色彩鲜艳，富有创意，变化形式丰富，起着宣传和美化环境的作用，营造文明亮丽氛围。本课程设计是基于微机原理与接口技术的简单应用。通过硬件与软件的结合，用我们刚刚学过的汇编语言编写程序模拟分析了现代彩灯控制与管理问题的现状，结合彩灯的实际情况阐述了彩灯控制系统的工作原理，给出了一种简单实用的彩灯控制系统的硬件、软件电路设计方案。 2