数字逻辑课程设计报告彩灯控制器电路设计Word下载.docx

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讲师

姓名

XXX

2012110****

2014年6月24日

计算机与信息工程学院12级计算机与科学技术（非师范）XXX2012110****

指导教师萍萍讲师

摘要本文介绍了8路彩灯控制器功能的实现，主要通过计数器74LS161和移位寄存器74LS194两个芯片，同时借助了04芯片共同实现花型变化这个功能。

关键词74LS161;

74LS194;

彩灯控制器电路

1设计任务及主要技术指标和要求

设计一个能够控制八路彩灯的逻辑电路。

要求彩灯组成二种花型，花型Ⅰ——由两边到中间对称性依次亮，全亮后仍由两边向中间依次灭，花型Ⅱ——由中间到两边对称性依次亮，全亮后仍由中间向两边依次灭。

并且要求两种花型交替出现。

2引言

8路彩灯控制器主要通过74LS161计数器送数使得74LS194移位寄存器左移右移，使得在输出端控制灯亮灭形成花型。

3工作原理

电路利用移位寄存器74LS194的不同状态的改变,用74LS161控制串行输入。

8个并行输出端接到彩灯上，当双向移位寄存器74LS194的控制端S1=0,S0=1时,进行右移，S1=1,S0=0时,进行左移;

十六位计数器74LS161可以从0000到1111进行计数。

可以利用它的Q3对74LS194进行控制。

74LS161是四位二进制同步加数器,除了有二进制加法计数功能外,还具有异步清零、同步并行置数、保持等功能，如表一所示

表一74LS161功能表

从图一可知当CR、LD、P、T等于1时74LS161实行计数功能，记录16个状态。

74LS194是一个4位双向移位寄存器,它具有左移,右移,保持,清零等

如表二所示

表二75LS194功能表

在彩灯控制电路设计中只用了74LS194左移右移功能，来实现彩灯的花型，双向移位寄存器74LS194的控制端S1=0,S0=1时,进行右移，S1=1,S0=0时,进行左移,十六位计数器74LS161可以从0000到1111进行计数。

利用十六位计数器74LS161的功能实现自动循环。

4电路组成部分

图一彩灯控制电路图

5设计步骤及方法

1.18个彩灯分为两部分

8路彩灯分为4个一组，用两个74LS194来实现，两种花型分别为从两边到中间对称性依次亮，全亮后任由两边向中间依次灭，第二种为从中间到两边对称性依次亮,全亮后仍由中间向两边依次灭，所以通过对花型的分析可知,其中一个双向移位寄存器74LS194的功能是先右移后左移即先是S1=0,S0=1,后变成S1=1,S0=0.而另外一个功能则是先左移后右移即先是S1=1，S0=0，后变成S1=0，S0=1根据分析，画出图表，如表三表四所示

1.2第一部分彩灯的设计

表三74LS194

（1）工作关系

根据彩灯所设计的花型写出74LS194中Q0Q1Q2Q3灯亮灭的各个状态，根据194功能表写出SLSR的值由表可看出161中Q3与194中S1是一致的与S0相反，而当74LS161中Q3等于0时,74LS194中SR右移与74LS194中Q3相同，当74LS161中Q3等于1时，74LS194中SL左移与194中Q0相同。

所以电路图中74LS161的Q3通过非门与74LS194中S0连在一起，与S0直接连在一起，74LS194中Q0取反与SL连在一起，Q3取反与SR连在一起。

1.3第二部分彩灯的设计

表四74LS194

（2）工作关系

根据彩灯所设计的花型写出74LS194中Q0Q1Q2Q3灯亮灭的各个状态，根据194功能表写出SLSR的值由表可看出161中Q3与194中S0是一致的与S1相反，而当74LS161中Q3等于0时,74LS194中SL左移与74LS194中Q0相反，当74LS161中Q3等于1时，74LS194中SR右移与194中Q3相反。

所以电路图中74LS161的Q3通过非门与74LS194中S1连在一起，与S0直接连在一起，74LS194中Q0取反与SL连在一起，Q3取反与SR连在一起。

1.4循环的设计

在解决自动循环的问题用74LS161计数器的高电位Q3控制功能既要左移又要右移的74LS194的控制端S1,S0，在74LS161

（1）中Q3的前8个状态是右移,而后8个状态则变成左移.S0通过一个非门接到Q3上,而S1直接接到Q3可以实现，而74LS194的左移右移则通过非门连在自身Q3，Q0上可实现循环。

在74LS161

（2）中Q3的前8个状态是左移,而后8个状态则变成右移.S1通过一个非门接到Q3上,而S0直接接到Q3可以实现，而74LS194的左移右移则通过非门连在自身Q3，Q0上可实现循环

6电路总体说明

给电路接入电源,然后给两个双向移位寄存器74LS194,十六位计数器74LS161芯片接入持续CP,并且把74LS161中P,T,LD接电源，三个芯片的CR接开关，方便进行清零操作，然后就可以得到题目要求的效果。

7设计所用器材

数字电路实验箱1台；

74LS161芯片2片；

74LS194芯片2片；

74LS04芯片2片；

面包板1块；

导线若干。

8设计其他花型的彩灯控制器

1.1第一种花型

花型Ⅰ——由中间到两边对称性依次亮，全亮后仍由中间向两边依次灭，花型Ⅱ——从两边到中间对称依次亮，亮完后从两边到中间依次灭。

彩灯电路图和工作关系表如下

图二彩灯控制电路图

表五先由中间到两边依次亮，再从中间到两边依次灭的花型（真值表）

74LS161

S1S0

74LS194

（1）

SLSR

花型

Q3Q2Q1Q0

Q0Q1Q2Q3

0000

0001

0010

1011

10

0011

0111

1111

1Χ

向左依次亮

0100

0101

0110

1110

1100

1000

0Χ

向左依次灭

1001

1010

01

Χ1

向右依次亮

1101

01

Χ0

向右依次灭

表六由两边到中间依次亮，再由两边到中间依次灭的花型（真值表）

74LS194

（2）

Χ1

Χ0

1.2第二种花型

花型Ⅰ——从两边到中间对称依次亮，亮完后从两边到中间依次灭，花型Ⅱ——由中间到两边对称性依次亮，全亮后仍由中间向两边依次灭。

图三彩灯控制电路图

表七由两边到中间依次亮，再由两边到中间依次灭的花型（真值表）

74LS161

（1）

表八先由中间到两边依次亮，再从中间到两边依次灭的花型（真值表）

74LS161

（2）

2011

9小结

通过整个电路设计与制作的整个过程,掌握了对流水灯的设计,组装与调试方法。

在流水灯实验设计当中遇到的首要问题有三个:

一是电路的总体设计问题；

二是电路的连接问题；

三是电路的调试问题。

在电路刚开始设计时感到毫无头绪，就从网上查找了好多关于这方面的资料，有了一点思路,知道了用74LS161、74LS194芯片，我又从书上找到74LS161、74LS194的功能表，初步设计的电路图。

在连接电路图中因为导线头可能接触不良，并且好多导线交叉在一起容易短路，造成测试的时候灯闪的不是设计的花型，并且在测试期间花型的在从左往右移动中会跳过某个该亮的灯，接着再次循环。

经过仔细查找发现是导线与面模板接触的有问题。

最终重新连接才使得灯花型出现。

经过这次设计彩灯控制电路，最让我感触的是自己完成的作品自己会从心底里激动,只有自己专心学习，勤于思考才能学到属于自己的知识。

最后感谢萍萍老师在整个过程中的指导，使我们顺利完成了实验，她严谨治学的工作态度使我受益匪浅，得到了很多收获。

对此，我向您表示衷心的感谢。

参考文献

[1]余孟尝编《数字电子技术基础简明教程》（第三版）.高等教育出版社

[2]王永军,李景华编《数字逻辑与数字统计》（第三版）.电子工业出版社.

[3]毕满清编《电子技术实验与课程设计》（第二版）.机械工业出版社.