西安邮电学院 数电课程设计27.docx
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西安邮电学院 数电课程设计27.docx
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西安邮电学院数电课程设计27
西安郵電學院
数字电路课程设计报告书
题目:
多路彩灯
系部名称
:
通信工程系
学生姓名
:
刘敏(23)
专业名称
:
通信工程
班级
:
通工0502
时间
:
07年12月10日至07年12月21日
一:
任务要求
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。
3:
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:
会合理布线和调配,布线完成后会用万用表等工具来查找错误。
5:
培养认真严谨的工作作风和实事求是的工作态度。
6:
控制多路彩灯按预设的花型进行变换。
7:
花型种类不少于三种,花型自拟。
8:
分别用快慢两种节拍实现花型变换(选做功能)。
9:
选作:
用单片机实现,要求同上;
用可编辑逻辑器件实现,要求同上。
二:
总体方案
设计方案如下:
整体功能的实现需要以下三个模块来实现:
时钟信号的产生,花型的控制及演示模块,节拍控制模块。
其中节拍控制模块为选做功能,我设计了但由于板子和时间问题,没能在板子上实现,有点遗憾。
只设计了花型的演示及控制模块加时钟信号的产生。
时钟信号的产生由一个555多频振荡器来实现,花型的演示由两个74LS194(双向移位寄存器)来实现,花型的控制功能由两个74LS161(四位二进制同步计数器)实现。
我设计的是四种八节拍的花型演示,因而并没有实现两个74LS194的级联,刚拿到题时,我简单以为用两个194就够了。
但仔细一想,根本不能实现3种花行。
最后想到利用两个161来控制,设计思想极为简单,只是想到这一点挺不容易的。
三:
单元电路设计
1:
时钟信号的产生
由于多路彩灯控制的定时性的准确性不高,所以可以采用555多路震荡器加适当的电阻电容来实现。
电阻:
150kΩ4.7kΩ
电容:
4.7μf0.01μf
2:
花型控制电路的实现
花型控制电路可利用74LS194移存器作为彩灯演示电路用两个74ls161来作为花型控制点,这是本设计的难点跟关键,控制电路为移存器工作方式控制电路。
工作方式控制电路产生移存器所需的各种控制信号。
由于控制信号的选择与花型变换有关,本次设计花型变换如下:
花型
(一):
四个灯为一组,两组均向中间亮起,在从两边向中间灭掉。
花型
(二):
四个灯为一组,两组均从右向左亮起,在从右向左灭掉。
花型(三)四个灯为一组,两组均从左向右亮起,在从左向右灭掉。
花型(四):
四个灯为一组,两组均从中间向两边亮起,在从中间向两边灭掉。
移存器输出状态编码表
序号
花型
(一)
花型
(二)
花型(三)
花型(四)
1
10000001
00010001
10001000
00011000
2
11000011
00110011
11001100
00111100
3
11100111
01110111
11101110
01111110
4
11111111
11111111
11111111
11111111
5
01111110
11101110
01110111
11100111
6
00111100
11001100
00110011
11000011
7
00011000
10001000
00010001
10000001
8
00000000
00000000
00000000
00000000
其真值表如下:
序号
第一片194
第二片194
S0
S1
S0
S1
花型
(1)
0
1
1
0
花型
(2)
1
0
1
0
花型(3)
0
1
0
1
花型(4)
1
0
0
1
用两个161来作为记数模块,其中一片161作为低位,其有效状态为1000---1111,共8个,对应着灯的闪灭变化。
当低位片到1111时,进行进位,将其RCO送入高位161片子的ENT,ENP端,此时高位片进行记数,同时将RCO取非送入低位片LD端。
。
当地位片由1000变为1111时对应着高位片的一种状态,用高位片的QA,QB端分别控制194的S1,S2。
由于161的QA,QB有四种不同的组合(00,01,10,11),所以有四种不同的花型变化。
花型演示电路和花型控制电路模块如下:
电路图如下:
四:
总体电路图
五:
关键电路波形图
1:
555cp脉冲波形图:
2:
计数器输出波形
Q0输出波形
Q1输出波形
Q2输出波形
Q3输出波形
RCO输出波形:
六、实验仪器设备
经过考虑,列出实验所需的实验器件:
器件清单如下:
器件
个数
器件
个数
555定时器
1
电阻270欧
1
74LS194
2
74LS04
2
74LS161
2
电阻4.7k
1
电阻150k
1
电容0.01微法
1
电容4.7微法
1
七:
调试过程中的问题
实验一开始我便一步一步对其进行布局,芯片分布较为合理,所以整体布局还算不错。
先设计CP并对其输出进行检测,CP输出无误后接着安装后面电路,后面电路安装结束,开始输入电源,原本以为仔细的设计不会出现什么问题而且我的电路较为简单。
但结果却令我大吃一惊,第一个花型正确,但接下来便乱了,而且不同步。
因为我电路中的194没有集联是独立的,所以同步是一个值得注意的问题,仔细检查CP脉冲间连线,并改正,才实现同步。
此外花型并非所设计花型,静下心仔细想,194为移位器,不可能出现多大问题,问题只可能出现在161上,用彩灯对其输出进行验证,QA与CP频率相同,QB是CP周期的两倍,QD是CP周期的四倍,根据灯的闪亮变化,可验证其输出是否正确,验证结果发现根本没有进位,用万用表对芯片各角进行测量没有发现错误,但输出仍不正确,最后发现是板子接触的问题,只有换地方,这意味许多布局都要改变,但没其他办法,我就静下心来一个一个的改,经过改正第一个161恢复正确,接着对第二个161进行检验,纠错,直到正确。
两个161修改后,花型恢复正常。
八:
分析总结
彩灯的设计相对来说较为简单,分频器是选作内容,但选做并不意味着就作不出来,这次实验由于板子原因没有做选做确实挺遗憾,但选做的思路我结合课本知识思考后得到:
再加一个151(8选一数据选择器)即可。
实现方法为:
将低位161的QA,QB输出端送入151的D0,D1。
151的A接高位161的QA,151的B,C接地。
输出Y作为194的CP脉冲,由于QA,QB分别为CP周期的1倍和2倍关系进而可以实现分频。
本次实验低位161为模8计数器,高位161为模4计数器。
利用194的S0,S1不同的值来控制花型。
通过这次实验使我进一步加深了对194的理解,只要S0,S1值取定便决定了左右移动方向,与SR,SL无关,SR,SL只决定194的输入值,根据花型需求,设计中SR,SL分别由QD,QA取非来控制。
实验中由于面包板的接触极为不好,使我检查的过程进行得较为缓慢。
当然也使我积累了不少检查错误的经验。
当新芯片拿到的时候,一定要检查芯片本身的好坏。
这是很关键的一步,以为新的就一定是好的。
等到板子都连好了,还没发现芯片是坏的话,那么错误就很难查出来的。
通过此次实验进一步加强了我的动手,检查错误,设计电路的能力.同时也明白课本知识和实际之间的差别,课本知识再精通,都必需用与实践相结合。
试验期间通过对各个器件的功能进行查阅,使我对器件有了新的认识。
也对课本知识进行巩固。
坚固的课本知识基础是必不可少的,但将课本知识与实践结合更为重要。
试验也锻炼了我的布局能力,以前做的试验根本不管布局,只要可以实现功能就行,而这次试验就不同了,试验要求电路简单,合理布局,这是对我更高档次的要求,有利于我们能力得提高。
通过布局锻炼了我的耐心和细心。
加强了对合理布局重要性的认识。
为以后电路设计奠定了坚实的基础。
试验的选做有力于知识的提高,这次没有做选做,我一直感到很遗憾,所以在今后的试验中我不会再忽视选做,会尽全力完成选做部分。
两周的课程设计,使我受益颇多,既巩固了课堂上学到的理论知识,又掌握了常用集成电路芯片的使用。
在此基础上学习了数字系统设计的基本思想和方法,学会了科学地分析实际问题,通过查资料、分析资料及请教老师和同学等多种途径,独立解决问题。
同时,也培养了我认真严谨的工作作风。
九、参考文献:
1、《数字电路逻辑设计》(脉冲与数字电路第三版)
王疏银主编高等教育出版社
2、《数字电路实验指导书》
(西安邮电学院电子与信息工程系)
张亚婷王利杨乐周丽娟郭华编
3、《高级逻辑器件与设计》.第一版.
齐怀印、卢锦编著.
北京:
电子工业出版社,1996年
西安邮电学院通信系电子设计过程考核表
学生姓名
刘敏(23)
班级/学号
通工0502/03051084
承担任务实验室(单位)
3#实验楼536
所在部门
电信系
实施时间
2007年12月10日—2007年12月21日
具体内容
第一周
周一老师讲解实习内容、要求及基本原理
周二、三验证性实验正计数器
周四、五设计性实验多路彩灯
第二周
周一、二设计性实验多路彩灯
周三、四写实验报告
周五交实验报告
指导教师(师傅)姓名
薛延侠
职务或职称
讲师
指导教师(师傅)
对学生的评价
学习态度
□认真□一般□不认真
学习纪律
□全勤□偶尔缺勤□经常缺勤
实践能力
□很强□一般□较差
指导教师(师傅)对学生专业知识或社会实践能力等情况的意见
指导教师(师傅)签字
年月日
西安邮电学院通信系电子设计成绩鉴定表
学生姓名
刘敏
班级/学号
通工0502/03051084
进行时间
2007年12月10日—2007年12月21日
成绩鉴定
学习内容(20分)
与教学任务计划结合程度(10分)
与专业培养结合程度(6分)
其它(4分)
接受单位评价
(20分)
实践能力(10分)
学习态度(6分)
学习纪律(4分)
报告鉴定
(60分)
报告内容与实践过程紧密结合(15分)
报告内容与教学计划内容紧密结合(15分)
报告质量(主题、结构、观点、逻辑、资料、字数30分)
评阅教师姓名
职称
成绩
评语
评阅教师签字
年月日
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