EDA课程设计
多路彩灯控制
设计
1)系统设计要求
设计一个多路彩灯控制器，要有多种花型变化（至少设计4种），多种花型可以自动变换，循环往复，有清零开关，可以变化彩灯闪动频率即是可以选择快慢两种节拍。
2).设计方案
整个系统有三个输入信号，分别为控制快慢的信号SPEED,复位清零信号CLR,输出信号是彩灯输出状态。系统框图如：
主要模块组成：时序控制电路模块和显示电路模块，时序控制电路是根据输入信号的设
置得到相应的输出信号，并将此信号作为显示电路的时钟信号；显示电路输入时钟信号的周
期，有规律的输出设定的六种彩灯变化类型。
3).模块设计
时序控制模块：CLK为输入时钟信号，电路在时钟上升沿变化；CLR为复位清零信号，高电
平有效，一旦有效时，电路无条件的回到初始状态；SPEED为频率快慢选择信号，低电平节
奏快，高电平节奏慢；CLK1为输出信号，CLR有效时输出为零，否则，随SPEED信号的变化
而改变。
显示控制电路的模块框图如图所示，输入信号clk和clr的定义与时序控制电路一样，输入
信号led[8...0]能够循环输出9路彩灯6种不同状态的花型。对状态的所对应的彩灯输出
花型定义如下：
S0:000000000 S1:001001001 S2:010010010 S3:011011011 S4:100100100S5:101101101
S 6：110110110
多路彩灯在多种花型之间的转换可以通过状态机实现，当复位信号clr有效时，彩灯恢
复初始状态s0，否则，每个时钟周期，状态都将向下一个状态发生改变，并对应输出的花
型，这里的时钟周期即时时序控制电路模块产生的输出信号，它根据SPEED信号的不同取值
得到两种快慢不同的时钟频率。
4).时序控制电路模块程序如下：
LIBRARY IEEE;
USE IEEE.std_logic_1164.ALL;
USE IEEE.std_logic_unsigned.ALL;
ENTITY SX IS
PORT(
SPEED:IN STD_LOGIC;
CLK:IN STD_LOGIC;
CLR:IN STD_LOGIC;
CLK1:OUT STD_LOGIC);
END SX;
ARCHITECTURE ART OF SX IS
SIGNAL CK:STD_LOGIC;
BEGIN
PROCESS(CLK,CLR,SPEED)IS
V ARIABLE TEMP:STD_LOGIC_VECTOR(2 DOWNTO 0);
BEGIN
IF CLR='1' THEN
CK<='0';
TEMP:="000";
ELSIF(CLK'EVENT AND CLK='1')THEN
IF(SPEED='1')THEN
IF TEMP="001" THEN
TEMP:="000";
CK<=NOT CK;
ELSE TEMP:=TEMP+'1';
END IF;
ELSE
IF TEMP="111" THEN
TEMP:="000";
CK<=NOT CK;
ELSE
TEMP:=TEMP+'1';
END IF;
END IF;
END IF;
END PROCESS;
CLK1<=CK;
END ART;
5).显示模块电路程序如下：
LIBRARY IEEE;
USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;
ENTITY XS IS
PORT(CLK1:IN STD_LOGIC;
CLR:IN STD_LOGIC;
LED:OUT STD_LOGIC_VECTOR(8 DOWNTO 0));
END ENTITY XS;
ARCHITECTURE ART OF XS IS
TYPE STA TE IS(S0,S1,S2,S3,S4,S5,S6);
SIGNAL CURRENT_STATE:STATE;
SIGNAL LIGHT:STD_LOGIC_VECTOR(8 DOWNTO 0);
BEGIN
PROCESS(CLR,CLK1)IS
CONSTANT L0:STD_LOGIC_VECTOR(8 DOWNTO 0):="000000000";
CONSTANT L1:STD_LOGIC_VECTOR(8 DOWNTO 0):="001001001";
CONSTANT L2:STD_LOGIC_VECTOR(8 DOWNTO 0):="010010010";
CONSTANT L3:STD_LOGIC_VECTOR(8 DOWNTO 0):="011011011";
CONSTANT L4:STD_LOGIC_VECTOR(8 DOWNTO 0):="100100100"; CONSTANT L5:STD_LOGIC_VECTOR(8 DOWNTO 0):="101101101"; CONSTANT L6:STD_LOGIC_VECTOR(8 DOWNTO 0):="110110110";
BEGIN
IF CLR='1' THEN
CURRENT_STATE<=S0;
LIGHT<=L0;
ELSIF(CLK1'EVENT AND CLK1='1')THEN
CASE CURRENT_STATE IS
WHEN S0=> LIGHT<="ZZZZZZZZZ"; CURRENT_STA TE<=S1;
WHEN S1=> LIGHT<=L1; CURRENT_STATE<=S2;
WHEN S2=> LIGHT<=L2; CURRENT_STATE<=S3;
WHEN S3=> LIGHT<=L3; CURRENT_STATE<=S4;
WHEN S4=> LIGHT<=L4; CURRENT_STATE<=S5;
WHEN S5=> LIGHT<=L5; CURRENT_STATE<=S6;
WHEN S6=> LIGHT<=L6; CURRENT_STATE<=S1;
END CASE;
END IF;
END PROCESS;
LED<=LIGHT;
END ART;
6).时序控制模块仿真波形：
从图中可以看出，当复位信号为高电平时，电路时钟输出清零，当快慢信号SPEED为低电平时，时序控制电路四分频起作用，当快慢信号SPEED为高电平时，时序控制电路八分频起作用，仿真结果符合电路要求。
当复位信号有效时彩灯输出为零，否则，显示电路在六种不同状态间转换。
从图中可以看出当SPEED为高电平时彩灯状态转换快，为低电平时转换要慢，当复位信号有效时，所用输出都清零。
综上所述，本次设计实现了设计要求中的要求。
5).心得体会
这次课程设计对于我来说收获很大。通过本次实验，我认识到了实践的重要，也提高了我的实际动手能力。我们要学会把理论联系实际，而这次课程设计就是一个很好的机会，不仅能提高我们的理论知识，而且也培养了我们的实际动手能力。尽管在中间遇到很多问题，我的设计最后在老师的检查下发现了自己存在的问题，是因为自己想的太简单，没有认真思考。但是经过老师的指导和同学的帮助，使得这次实验能顺利完成，而且在讨论中我们也学到了很多知识，而且也对也前的知识做了一个很好的回顾。在这次实验中，我体会到在进行一个综合性的硬件设计时，要全面考虑问题，比如想用其他信号来控制一个信号，就要考虑到和这个信号直接或间接关系的信号，必须是最重要相关的信号，然后用真值表来解决他们的关系，通过门电路来实现。下来就是在实际动手连接电路时的问题，由于种种客观方面的原因，导致理想和现实相差太远，输入电路不可以悬空，悬空并不是高电平，芯片上有接电源和接地的悬空是高电平，但这个高电
平并不是，有时候它不是怎么高，这样地话，就会对后面地时序电路产生影响在通过这两个礼拜的设计实习，让我真正理解了书本上知识，也让我知道我们课本上的知识在实际中怎么应用，理论联系实践，相互关系。通过此次设计，我对理论知识的学习有了很大的兴趣，现在我可以主动的去学习，我明白自己该学习那个方面，重点是什么。我也掌握的了在理论中遇到问题，应该怎样去解决，在实际中遇到迷团应该怎样去检查调试。最后，我非常感谢每天一直在实验室指到我们的老师。因为是他们使我在这次设计中受益非浅。
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:
数电课程设计题目选 一、设计并制作一数字式温度计 〖基本要求〗采用电桥法，利用PT~100热电阻对0~200℃测温范围进行测量并送LED 数码管显示，要求测量分辨率为0.1℃,数据测量间隔时间为5秒。 〖提高要求〗1)针对不同的铂热电阻讨论不同的温度信号测量办法 2)利用电路对测温电路进行非线性校正，提高测温精度(电路非线性校正和EPROM 查表法非线性校正两种方法) 3)讨论误差的形成因素和减少误差的措施 4)进行简单的温度开关控制 〖参考原理框图〗系统参考原理框图如下： 〖主要参考元器件〗 MCl4433(1)，LM324(1)，七段数码管(4)，CD4511(1),MC1413(1),铂热电阻使用普通 精密电位器代替。 二、十二小时电子钟 〖基本要求〗利用基本数字电路制作小时电子钟，要求显示时分秒；并能实现校时和校分的功能。 〖提高要求〗1)针对影响电子钟走时精度的因素提出改进方案 2)增加日期显示 3)实现倒计时功能 4)整点报时(非语音报时) 5)定时功能 〖参考原理框图〗： 〖主要参考元器件〗：CD4060，74LS74，74LS161，74LS248 电桥电路 供电电路 时钟电路 放大电路 A/D 转换 显示电路 时校 分校 秒校 24进制时计数器 单次或连续的脉冲 60进制分计数器 分频器 60进制秒计数器 译码电路 晶体振荡器 显示电路 译码电路 显示电路 显示电路 译码电路
三、电平感觉检测仪 〖基本要求〗：采用光电式摇晃传感器，其检测范围为±90℃，每摇晃一度传感器就输出一个脉冲信号给计数单元，在给定时间内测量到的脉冲数目就能表明该人的电平感觉，测试时采用头戴式传感器、闭上双目，单脚立地：保持静止，开始测试。定时时间为1分钟 〖提高要求〗 〖参考原理、框图〗： 〖主要参考元器件〗CD4060，555，74LS74 四、便携式快速心律计 基本要求〗利用数字电路制作一便携式快速心律计，用于在较短时间内测量脉搏跳动速率：并使用LED 显示。 〖提高要求〗1）提高测量精度的方法 2)设计能比较准确测量1S 内心跳的电路 〖参考原理框图〗 〖主要参考元器件〗CD4060，4528，4518；4511，14526 五、数字式定时开关 〖基本要求〗设计并制作一数字式定时开关，此开关采用BCD 拨盘预置开关时间，其最大定时时间为9秒，计数时采用倒计时的方式并通过一位LED 数码管显示。此开关预置时间以后通过另一按钮控 制并进行倒计时，当时间显示为0时，开关发出开关信号，输出端呈现高电平，开关处于开态，再按按钮时，倒计时又开始。计时时间到驱动扬声器报警。 〖提高要求〗 l)输出部分加远距离(100m)继电器进行控制 2）延长定时时间 3)探讨提高定时精度的方法 〖参考原理框图〗 外部操作开关 〖主要参考元器〗：CC4511,CC14522,CD4060 传感器 基准时间产生电路 倍频器 放大与整形 控制电路 计数译码 显 示电 路 秒脉冲发生器 计时器 译码显示 控制电路 报警电路
课程设计报告 课程: 数字电路 题目:八路彩灯控制器的设计 院系: 物理与电子信息学院 专业: 2011级电子信息科学与技术 学号: 20111302031 姓名: 李俊 完成日期: 2008 年 6 月 22 日
摘要：本次八路彩灯电路的制作主要采用74LS194芯片接成扭环形结构的移位寄存器来实现，通过555定时电路组成多谢振荡电路。整个电路主要由移位寄存器、控制电路、脉冲发生器构成8个彩灯的循环控制，并且可以组成多种花型。关键词：控制、循环、555定时电路 一、设计内容与设计要求 1.设计目的 ⑴学会将一个实际情况抽象为逻辑电路的逻辑状态的方法。 ⑵掌握计数、译码、显示综合电路的设计与调试方法。 ⑶掌握实际输出电路不同要求的实现方法。 2.设计任务 八路彩示系统，该系统实现以下功能： ⑴八路彩灯从左向右逐次渐亮，间隔为1秒。 ⑵八路彩灯从右向左逐次渐灭，间隔为1秒。 ⑶八路彩灯同时亮，时间为0.5秒，然后同时变暗，时间为0.5秒，反复4次。 3.设计要求 ⑴确定总体设计方案画出总方框图，确定各单元电路的功能，进行单元电路的设计，画出逻辑图。 ⑵选择元器件型号。 ⑶画出总逻辑图和装配图，并在实验板上组装电路。 ⑷进行电路调试，使其达到设计要求。 ⑸写出总结报告。 4.参考器件 555定时器、计数器、双向移位寄存器、显示译码管、数码显示管、发光二极管及一些门电路等。 二、总体设计思路 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74LS163分频实现，循环控制电路由74LS163和74LS10实现，彩灯花样输出电路由74LS194和相关逻辑电路实现。 三、总体设计原理 1.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
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
目录 第一章总体设计 (5) 1.1设计目的 (5) 1.2设计任务与要求 (5) 1.3基本工作原理 (5) 1.4设计方案 (5) 第二章单片机简介 (6) 2.1单片机结构 (6) 2.2单片机的封装形式、引脚定义及功能 (7) 2.3单片机的工作原理 (8) 2.4 CPU的工作原理 (8) 2.5存储器结构 (9) 2.6 CPU时序及时钟电路 (10) 2.7复位操作 (12) 第三章硬件设计 (14) 3.1整体硬件接结构 (14) 3.2功能模块电路 (14) 3.3系统硬件原理电路图 (16) 第四章软件设计 (17) 4.1软件总体结构设计 (17) 4.2各功能模块设计 (18) 总结与心得 (25) 参考文献： (26)
第一章总体设计 1.1设计目的 1)了解单片机的基本原理及相关的简单应用。 2)掌握用单片机设计系统的一般步骤。 3)了解LED数码管的基本知识和驱动方法。 4)掌握单片机系统各个组成部分的作用以及分布位置。 5)学会运用单片机的硬件资源。 1.2设计任务与要求 8个彩灯的控制电路的任务为：用AT89S51单片机设计设计一个8个彩灯控制电路。要求：完成以下花形变化： 1) 从左到右依次点亮，8个灯全亮；从右到左依次熄灭，8个灯全灭。时间节拍为1秒。 2)从两边向中间依次点亮，8个灯全亮；从中间向两边依次熄灭，8个灯全灭。时间节拍为1秒。 3)循环往复，用LED管模拟彩灯。 4)用汇编语言编程，用proteus仿真。 1.3基本工作原理 此次使设计一个能控制八路彩灯的控制器，其中彩灯用发光二极管模拟。由P1.6和P1.7口控制电路启动与停止，根据彩灯的亮灭要求，利用数据指针查表，将查到的内容送给P2口进行显示，然后调用1s延时程。若查到的内容为跳出代码就重新开始循环。 1.4设计方案 软件方面：通过汇编语言编程实现不同要求的状态，由延时程序实现1秒的延时时间。硬件方面：彩灯启动与停止由P1.6和P1.7口进行控制，彩灯的显示状态由AT89C51的P2口输出显示。芯片的控制由AT89C51的外接晶振和复位电路进行控制。
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：
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。
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······且电路有复位控制，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74LS160，一个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
课程设计说明书 课程设计名称：数字电路课程设计 课程设计题目：四花样彩灯控制器 学院名称：信息工程学院 专业：通信工程班级：110422 学号：姓名：陈粤龙 评分：教师： 20 13 年9 月23 日 数字电路课程设计任务书20 12 －20 13 学年第 1 学期第19 周－20周 题目四花样彩灯控制 内容及要求 (1) 彩灯一亮一灭,从左向右移动 (2) 彩灯两亮两灭，从左向右移动 (3) 四亮四灭，从左向右移动 (4) 从1～8从左到右逐次点亮，然后逐次熄灭 (5) 四种花样自动变换。 进度安排 1.?布置任务、查阅资料、选择方案、领仪器设备：2天 2.?仿真、画PCB线路图：2天 3.?领元器件、制作、焊接：3天 4.?调试：2天 5.?验收：1天 6.?提交报告：2013-2014学年第一学期?2-3周 学生姓名：陈粤龙
注：1、此表一组一表二份，课程设计小组组长一份；任课教师授课时自带一份备查。 2、课程设计结束后与“课程设计小结”、“学生成绩单”一并交院教务存档。 前 言 彩灯控制器有着非常广泛的运用，如：LED 彩灯，音乐彩灯控制器，二维彩灯控制器等等，现简单介绍如下： 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霓虹灯。LED 彩灯由于其丰富的灯光色彩，低廉的造价以及控制简单等特点而得到了广泛的应用，用 彩灯来装饰街道和城市建筑物已经成为一种时尚。但目前市场上各式样的LED 彩灯控制器大多数用全硬件电路实现，电路结构复杂、功能单一，这样一 指导时间:2周 指导地点： E610 任务下达 2013年 9月 22日 任务完成 2013 年 9 月 25日 考核方式 1.评阅 □ 2.答辩 □ 3.实际操作□ 4.其它 □ 指导教师 系（部）主任 摘 要 彩灯控制器在我门日常生活中有重要的运用，如广告牌的设计和节日彩灯的设计都能运用到它的原理。本次设计的四花样彩灯控制器是其中较简单的，但这是进行复杂设计的基础。 本次课程设计要设计一个四花样彩灯控制器。首先要分析设计要求，从要实现四花样入手推导出要使用的芯片。可通过八位右移寄存器74LS164实现八个彩灯的向右移动，从它的右移输入端输入四种码来实现它的四种花样。根据四种花样确定这四种码，可通过模十六计数器74LS161的输出端接与门74LS08和非门74LS04产生。要实现彩灯的自动转换，把四种码输入四选一数据选择器74LS153的四个输入端，它的地址输入端接双D 触发器74LS74的两个输出端，74LS74可产生四种循环的状态，从而实现彩灯的自动转换。时钟信号由两个555产生，一个产生周期为0.721秒的矩形脉冲控制模十六计数器74LS161和八位右移寄存器74LS164,另一个产生周期为14.01秒的脉冲控制双D 触发器。当彩灯完成一种花样时，双D 触发器输出状态改变，数据选择器选择另一种码输出，彩灯变为下一种花样，直到完成四种花样再循环变化。 经实验验证，所设计的四花样彩器能完成四花样变换，每一种花样循环两次，四种花样不断循环。 关键字：时钟脉冲 分频 自动转换 控制器 数据选择器
EDA课程设计 设计题目: 基于VHDL的8路彩灯控制器设计 一、课程设计的目的 1．熟悉QuartusⅡ软件的使用方法,使用VHDL 文本输入设计法进行任务设计。 2．增强自己实际动手能力,独立解决问题的能力。 3．经过课程设计对所学的知识进行更新及巩固. 二、课程设计的基本要求 本次课程设计是设计一个8路彩灯控制器, 能够控制8路彩灯按照两种节拍, 三种花型循环变化。设计完成后, 经过仿真验证与设计要求进行对比, 检验设计是否正确。 三、课程设计的内容 编写硬件描述语言VHDL程序, 设计一个两种节拍、三种花型循环变化的8路彩灯控制器, 两种节拍分别为0.25s和0.5s。三种花型分别是: ( 1) 8路彩灯分成两半, 从左至右顺次渐渐点亮, 全亮后则全灭。 （2）从中间到两边对称地渐渐点亮, 全亮后仍由中间向两边逐次熄灭。 （3）8路彩灯从左至右按次序依次点亮, 全亮后逆次序依次熄灭。 四、实验环境
PC机一台; 软件QuartusⅡ6.0 五、课程设计具体步骤及仿真结果 1、系统总体设计框架结构 分频模块: 把时钟脉冲二分频, 得到另一个时钟脉冲, 让这两种时钟脉冲来交替控制花型的速度。 二选一模块: 选择两种频率中的一个控制彩灯的花型。 8路彩灯的三种花型控制模块: 整个系统的枢纽, 显示彩灯亮的情况。 2、系统硬件单元电路设计 1.分频模块设计 实验程序: library ieee; use ieee.std_logic_1164.all; entity fenpin2 is port( clk:in std_logic; clkk:out std_logic); end fenpin2; architecture behav of fenpin2 is begin
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：
课程设计报告 ( 2009 -- 2010 年度第二学期) 名称：数字电子技术课程设计 题目：彩灯控制系统 学号： 学生姓名： 成绩： 日期：2010 年5 月21 日
目录 一、电子技术课程设计的目的与要求 (3) 二、课程设计名称及设计要求 (3) 三、系统框图及简要说明 (3) 四、方案选择与论证 (4) 五、单元电路设计（原理、芯片、参数计算等） (4) 六、总体电路 (6) 七、实验过程 (6) 八、心得体会 (7) 附录I：总原理图 (7) 附录II：multisim仿真图 (8) 附录III：元器件清单 (9) 附录IV：参考文献 (9)
一、电子技术课程设计的目的与要求 设计目的： 课程设计作为数字电子技术课程的重要组成部分，目的是使学生进一步理解课程内容，基本掌握数字系统设计和调试的方法，增加集成电路应用知识，培养学生实际动手能力以及分析、解决问题的能力。 按照本专业培养方案要求，在学完专业基础课数字电子技术课程后，应进行课程设计，其目的是使学生更好地巩固和加深对基础知识的理解，学会设计小型数字系统的方法，独立完成系统设计及调试，增强学生理论联系实际的能力，提高学生电路分析和设计能力。通过实践教学引导学生在理论指导下有所创新，为专业课的学习和日后工程实践奠定基础。 设计要求： 1.教学基本要求 要求学生独立完成选题设计，掌握数字系统设计方法；完成系统的组装及调试工作；在课程设计中要注重培养工程质量意识，按要求写出课程设计报告。 2.能力培养要求 （1）通过查阅手册和有关文献资料培养学生独立分析和解决实际问题的能力。 （2）通过实际电路方案的分析比较、设计计算、元件选取、安装调试等环节，掌握简单实用电路的分析方法和工程设计方法。 （3）掌握常用仪器设备的使用方法，学会简单的实验调试，提高动手能力。 （4）综合应用课程中学到的理论知识去独立完成一个设计任务。 （5）培养严肃认真的工作作风和严谨的科学态度。 二、课程设计名称及设计要求 彩灯控制电路： 1．设计任务 本课题要求设计一个具有一定变幻功能的四路彩灯显示系统。 2．技术指标及要求： （1）四路彩灯从左向右逐次渐亮，间隔为1秒。 （2）四路彩灯从右向左逐次渐灭，间隔为1秒。 （3）四路彩灯同时点亮，时间为0.5秒，然后同时变暗，时间为0.5秒, 反复4次。 3. （选做）多种图形方案选择显示。 三、系统框图及简要说明 图一简化设计框图
课程设计任务书 专业姓名学号 开题日期：2014年 3 月12 日完成日期：2012 年12 月26 日 题目八路彩灯 一、设计的目的 （1）根据原理图分析各单元电路的功能； （2）熟悉电路中所用到的各集成块的管脚及其功能； （3）进行电路的装接、调试，直到电路能达到规定的设计要求； （4）写出完整、详细的课程设计报告。 二、设计的内容及要求 设计任务 设计一个八路彩灯逻辑控制电路。 设计要求及器件 （1）共有八个彩灯，分别实现三个过程，构成一个循环共25秒。 （2）第一个过程要求八个灯从左到右依次点亮，各一秒，共八秒。 （3）第二个过程要求八个灯从右到左依次熄灭，各一秒，共八秒。 （4）最后八个灯同时闪烁八次，共8秒。 三、指导教师评语 四、成绩 指导教师(签章) 年月日
目录 第1章概述 --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 1 1.1.设计任务及要求 ---------------------------------------------------------------------------------------------------------- 2 1.1.1设计任务 ----------------------------------------------------------------------------------------------------------- 2 1.1.2设计要求及器件-------------------------------------------------------------------------------------------------- 2 1.1.3设计任务及目标：----------------------------------------------------------------------------------------------- 2 第2章.总体设计思路模块--------------------------------------------------------------------------------------------------------- 2 2.1系统逻辑框图 -------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 2 2.2设计的方法 ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 3 第3章．各单元电路图及功能说明模块---------------------------------------------------------------------------------------- 4 3.1器件选择 -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 4 3.1.1：计数器S163芯片的介绍 ------------------------------------------------------------------------------------ 4 3.1.2：计数器LS190芯片的介绍----------------------------------------------------------------------------------- 5 3.1.3双向寄存器74LS194 -------------------------------------------------------------------------------------------- 6 3.2各功能电路实现原理及电路分析模块------------------------------------------------------------------------------- 7 3.2.1 彩灯演示电路 ---------------------------------------------------------------------------------------------------- 7 3.2.2彩灯控制电路----------------------------------------------------------------------------------------------------- 7 第4章.电路总体图设计图--------------------------------------------------------------------------------------------------------- 8 第5章.心得体会： ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ 9 第6章.参考文献： ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ 9
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。
~ 1 ~ 目 录 1前言................................................................................................................... 2 2 总体方案设计 (3) 2.1方案比较.......................................................................................................... 3 2.2方案论述.......................................................................................................... 4 2.3方案选择.......................................................................................................... 4 3单元模块设计 . (5) 3.1时钟信号模块.................................................................................................. 5 3.2节拍快慢控制模块.......................................................................................... 6 3.3彩灯控花型控制模块...................................................................................... 7 4软件设计 .. (9) 4.1 Quartus Ⅱ简介............................................................................................. 9 4.2 Qartus Ⅱ设计开发流程............................................................................. 10 5系统调试 .......................................................................................................... 11 6系统功能及指标参数 ....................................................................................... 12 7设计总结与体会 ............................................................................................... 13 8参考文献 .......................................................................................................... 14 附录1总设计图及仿真图 ................................................................................... 15 附录2 Verilog HDL 源程序 . (16)
课程设计说明书 课程名称：数字电子技术 设计题目：循环彩灯 院系：电子信息与电气工程学院 学生姓名： 学号： 专业班级： 指导教师： 2011年5月25日
课程设计任务书
循环彩灯 摘要：本次循环彩灯的设计制作由555定时器、74LS192、74LS138两种芯片构成的中规模集成电路来实现，其中555定时器组成的多谐振荡电路震荡周期为1秒，74LS192实现八进制加法计数（从0000到0111），74LS138实现对应八个LED彩灯译码功能。 关键词：循环彩灯555定时器74LS19274LS138
目录 1.设计背景 (4) 1.1了解数字电路系统的定义及组成 (4) 1.2掌握时钟电路的作用及基本构成 (4) 2.设计方案 (4) 2.1总体设计路 (4) 2.2电路框图 (4) 3.方案实施 (5) 3.1 555定时电路产生始终脉冲 (5) 3.2 74LS38与74LS92功能 (6) 3.3 电路仿真 (8) 3.4 PCB板制作 (9) 4.结果与结论 (10) 4.1电路调试 (10) 4.2 理论值与实际值 (11) 5.收获与致谢 (11) 6.参考文献 (13) 7.附件 (13)
附录1 (13) 附录 2 (13) 1. 设计背景 1.1了解数字电路系统的定义及组成 数字电路系统一般包括输入电路、控制电路、输出电路、时钟电路和电源等。输入电路主要作用是将被控信号转换成数字信号，其形式包括各种输入接口电路。比如数字频率计中，通过输入电路对微弱信号进行放大、整形，得到数字电路可以处理的数字信号。模拟信号则需要通过模数转换电路转换成数字信号再进行处理。在设计输入电路时，必须首先了解输入信号的性质，接口的条件，以设计合适的输入接口电路。 1.2掌握时钟电路的作用及基本构成 时钟电路是数字电路系统中的灵魂，它属于一种控制电路，整个系统都在它的控制下按一定的规律工作。时钟电路包括主时钟振荡电路及经分频后形成各种时钟脉冲的电路。比如多路可编程控制器中的 555 多谐振荡电路，数字频率计中的基准时间形成电路等都属于时钟电路。设计时钟电路，应根据系统的要求首先确定主时钟的频率，并注意与其他控制信号结合产生系统所需的各种时钟脉冲。 2 设计方案 2.1 总体设计思路 循环彩灯的设计制作由555定时器、74LS192、74LS138两种芯片构成的中规模集成电路来实现，其中555定时器组成的多谐振荡电路震荡周期为1秒，74LS192实现八进制加法计数（从0000到0111），74LS138实现对应八个LED彩灯译码功能。
目录 1前言 (1) 1.1序言 (1) 1.2目前彩灯的应用情况 (1) 1.3主要工作概述 (2) 2 总体方案设计 (3) 2.1方案比较 (3) 2.2方案论证 (4) 2.3方案选择 (4) 3.单元模块电路设计 (5) 3.1时钟信号发生器 (5) 3.2 序列信号发生器 (7) 3.3 移位输出显示电路 (13) 4软件设计 (16) 4.1Proteus仿真软件 (16) 4.2 Altium designer软件 (16) 4.3软件的设计结构 (18) 5系统调试 (19) 5.1脉冲信号发生器的调试 (19) 5.2序列信号发生器和以为输出显示电路调试 (20) 5.3整体电路的调试 (20) 5.4系统实现的功能 (21) 6设计总结与收获 (22) 7 参考文献 (24) 附录：彩灯显示控制电路原理图 (25)
说明书 1前言 1.1序言 由于集成电路的迅速发展，使得数字逻辑电路的设计发生了根本性的变化。在设计中更多的使用中，规模集成电路，不仅可以减少电路组件的数目，使电路简捷，而且能提高电路的可靠性，降低成本。因此用集成电路来实现更多更复杂的器件功能则成为必然。随着社会市场经济的不断繁荣和发展，各种装饰彩灯、广告彩灯越来越多地出现在城市中。在大型晚会的现场，彩灯更是成为不可缺少的一道景观。小型的彩灯多为采用霓虹灯电路则不能胜任。在彩灯的应用中，装饰灯、广告灯、布景灯的变化多种多样，但就其工作模式，可分为三种主要类型：管做成各种各样和多种色彩的灯管，或是以日光灯、白炽灯作为光源，另配大型广告语、宣传画来达到效果。这些灯的控制设备多为数字电路。而在现代生活中，大型楼宇的轮廓装饰或大型晚会的灯光布景，由于其变化多、功率大，数字长明灯、流水灯及变幻灯。长明灯的特点是只要灯投入工作，负载即长期接通，一般在彩灯中用以照明或衬托底色，没有频繁的动态切换过程，因此可用开关直接控制，不需经过复杂的编程。流水灯则包括字形变化、色彩变化、位置变化等，其主要特点是在整个工作过程中周期性地花样变化。 本文所要设计的彩灯是用八个发光二极管代替的，能通过外部开关的操作，来实现彩灯亮点的左移、右移、全亮、全灭的效果。因此其会在越来越多的场合中使用，这使本设计具有很大的借鉴意义。这种控制电路可靠性，灵活性高，使用范围广，特别适合中小城市的交通灯、霓虹灯等的应用。而且，它对其他类似系统的开发具有一定的借鉴意义。 1.2目前彩灯的应用情况 LED彩灯由于其丰富的灯光色彩，低廉的造价以及控制简单等特点而得到了广泛的应用，用彩灯来装饰街道和城市建筑物已经成为一种时尚。彩灯广泛应用于流水灯、跑马灯、鸳鸯戏水灯、流水灯、控制功能，并给出了具体的硬件电路和相应的程序。此课题设计具有很大现实意义，LED彩灯广泛应用于商业街广告灯，也可作为歌厅、酒吧照