数电课程设计报告八路花样灯控制器设计.docx
- 文档编号:9844306
- 上传时间:2023-02-07
- 格式:DOCX
- 页数:15
- 大小:225.70KB
数电课程设计报告八路花样灯控制器设计.docx
《数电课程设计报告八路花样灯控制器设计.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《数电课程设计报告八路花样灯控制器设计.docx(15页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
数电课程设计报告八路花样灯控制器设计
八路花样灯控制器的设计
一、设计要求·································································3
二、设计目的·································································3
三、技术指标·································································3
四、元件清单·································································3
五、电路框图·································································4
六、单元电路设计·····························································4
七、总电路图·································································7
八、问题及解决办法···························································8
九、心得体会·································································9
一、设计要求:
1、有一个时钟电路。
2、有八个LED发光二极管输出电路。
3、至少16种变化的花样控制。
二、设计目的:
1、巩固和加深对电子电路的基本知识的理解,提高综合运用本课程所学的知识的能力。
2、培养根据设计需要选学参考书籍,查阅相关手册,图表和文献资料的自学能力。
3、通过电路的方案分析,论证和比较,设计计算选取元件,电路组装,调试等环节初步掌握简单实用电路的分析方法和工程设计方法。
4、学会简单电路的实验调试和性能指标的测试方法,提高学生动手能力和进行数字电路实验的基本技能
三、技术指标:
方案一:
设计一个有八个LED灯输出花样的控制器电路,其中有三个LED灯受74ls194芯片控制,4个LED灯受74ls160芯片控制,最后一个LED灯由两片74ls160芯片组成的二十三进制计数器的进位来控制。
从第十个时钟脉冲开始第一片74LS160的Q0端变成高电平。
此时74LS194开始移位。
通过对电源的通断来控制复位。
另外三个主要芯片统一由一个时钟芯片来控制,进而达到同步工作。
最后加上一个非门和一个与非门等完成了八路花样灯控制器的设计。
进而实现了八路LED的输出。
并且该控制器共有32种变化的花样。
方案二:
设计一个有八个LED灯输出花样的控制器电路,其中有四个LED灯受74ls194芯片控制,4个LED灯受74ls160芯片控制,从第十个时钟脉冲开始第一片74LS160的Q0端变成高电平。
此时74LS194开始右行串行输入高点平。
当第一片74LS160的Q1端变成高电平的时候,此时74LS194开始左行输入。
并用或门对76LS194进行清零。
另外三个主要芯片统一由一个时钟芯片来控制,进而达到同步工作。
进而实现了八路LED的输出。
并且该控制器的花样规律较为明显。
四、元器件清单:
方案一:
序号
元件名称
型号
数量
1
六反相器
74ls04
1
2
四2输入端与非门
74ls00
1
3
同步十进制计数器
74ls160
2
4
4位双向移位寄存器
74ls194
1
5
集成定时器
555
1
6
电容
910nF
2
7
电阻
51kΩ
1
8
电阻
47kΩ
1
9
LED
8
方案二:
序号
元件名称
型号
数量
1
四2输入或门
74ls32
1
2
同步十进制计数器
74ls160
2
3
4位双向移位寄存器
74ls194
1
4
集成定时器
555
1
5
电容
100nF
1
6
电容
0.1uF
1
7
电阻
51Ω
1
8
电阻
47kΩ
1
9
LED
8
五、电路框图
方案一:
方案二:
六、单元电路的设计
方案一:
我们设计的八路花样灯控制器共分为四大模块。
它们分别是:
时钟电路模块、74LS194移位寄存器模块、主控制模块(由两片74LS160构成)、显示模块(8个发光二级管LED)
(1)时钟电路
图
(1)
图
(1)所示是用555定时器接成的多谐振荡器,其分析如下:
启动Multisim11程序,我们从混合器件库(Mixed)中的定时器件(Timer)中取出555定时器,从工具栏中找出电阻R、电容C、地及电源VDD信号。
将555定时器接成多谐振荡器,如图
(1)所示。
用示波器中的时间线进行测量,得到波形的周期T=92.13ms。
根据10.5.4节的理论分析,这个的计算公式为T=T1+T2=(R1+2R2)C1ln2。
将图
(1)的电路参数代入电路振荡周期式计算,得到T=T1+T2=(R1+2R2)C1≈92ms
可见,用Multisim11得到的分析结果与理论计算结果基本完全符合。
(2)74LS194移位寄存器模块
图
(2)
如图所示74LS194是一种典型的中规模集成移位寄存器。
它是由4个RS触发器和一些门电路所构成的4位双向移位寄存器。
DIL和DIR分别是左移和右移串行输入。
D0、D1、D2和D3是并行输入端;Q0和Q3分别是左移和右移时的串行输出端,Q0、Q1、Q2和Q3为并行输出端。
功能表如表5.4.4所示。
从其功能表可以看出,只要RD=0,移存器无条件清0。
只有当RD=1,CP上升沿到达时,电路才可能按S1S0设置的方式执行移位或置数操作:
S1S0=11为并行置数,S1S0=01为右移,S1S0=10为左移,时钟无效或虽然时钟有效,但S1S0=00则电路保持原态。
(3)主控制模块(由两片74LS160构成)
图(3)整体置数法
下面简要说明:
十进制同步计数器(异步清除)
160为可预置的十进制同步计数器。
160的清除端是异步的。
当清除端/MR为低电平时,不管时钟端CP状态如何,即可完成清除功能。
160的预置是同步的。
当置入控制器/PE为低电平时,在CP上升沿作用下,输出端Q0-Q3与数据输入端P0-P3一致。
160的计数是同步的,靠CP同时加在四个触发器上而实现的。
当CEP、CET均为高电平时,在CP上升沿作用下Q0-Q3同时变化,从而消除了异步计数器中出现的计数尖峰。
的CEP、CET跳变与CP无关。
160有超前进位功能。
当计数溢出时,进位输出端(TC)输出一个高电平脉冲,其宽度为Q0的高电平部分。
在不外加门电路的情况下,可级联成N位同步计数器。
74LS160功能表
利用两片74LS160构成二十三进制计数器:
如图(3)所示电路是采用整体置数法接成的二十三进制计数器。
首先需将两片74LS160接成百进制计数器。
然后将电路的22状态译码产生LD'=0信号,同时加到两片74LS160上,在下一个计数脉冲(第二十四个输入脉冲)到达时,将0000同时置入两片74LS160中,从而得到二十三进制计数器。
(4)显示模块(8个发光二级管LED组成)
图(4)
图
(1)中的八个LED是共阴接法,即当LED阳极给高电平时灯就亮,否则就灭
方案二:
我们设计的八路花样灯控制器共分为四大模块。
它们分别是:
时钟电路模块、74LS194移位寄存器模块、主控制模块(由两片74LS160构成)、显示模块(8个发光二级管LED)
(1)时钟电路
图
(1)
图
(1)所示是用555定时器接成的多谐振荡器,其分析如下:
启动Multisim11程序,我们从混合器件库(Mixed)中的定时器件(Timer)中取出555定时器,从工具栏中找出电阻R、电容C、地及电源VDD信号。
将555定时器接成多谐振荡器,如图
(1)所示。
用示波器中的时间线进行测量,得到波形的周期T=8.13ms。
根据10.5.4节的理论分析,这个的计算公式为T=T1+T2=(R1+2R2)C1ln2。
将图
(1)的电路参数代入电路振荡周期式计算,得到T=T1+T2=(R1+2R2)C1≈8ms
可见,用Multisim11得到的分析结果与理论计算结果基本完全符合。
(2)74LS194移位寄存器模块
图
(2)
如图所示74LS194是一种典型的中规模集成移位寄存器。
它是由4个RS触发器和一些门电路所构成的4位双向移位寄存器。
DIL和DIR分别是左移和右移串行输入。
D0、D1、D2和D3是并行输入端;Q0和Q3分别是左移和右移时的串行输出端,Q0、Q1、Q2和Q3为并行输出端。
功能表如表5.4.4所示。
从其功能表可以看出,只要RD=0,移存器无条件清0。
只有当RD=1,CP上升沿到达时,电路才可能按S1S0设置的方式执行移位或置数操作:
S1S0=11为并行置数,S1S0=01为右移,S1S0=10为左移,时钟无效或虽然时钟有效,但S1S0=00则电路保持原态。
(3)主控制模块(由两片74LS160构成)
图(3)整体置数法
下面简要说明:
十进制同步计数器(异步清除)
160为可预置的十进制同步计数器。
160的清除端是异步的。
当清除端/MR为低电平时,不管时钟端CP状态如何,即可完成清除功能。
160的预置是同步的。
当置入控制器/PE为低电平时,在CP上升沿作用下,输出端Q0-Q3与数据输入端P0-P3一致。
160的计数是同步的,靠CP同时加在四个触发器上而实现的。
当CEP、CET均为高电平时,在CP上升沿作用下Q0-Q3同时变化,从而消除了异步计数器中出现的计数尖峰。
的CEP、CET跳变与CP无关。
160有超前进位功能。
当计数溢出时,进位输出端(TC)输出一个高电平脉冲,其宽度为Q0的高电平部分。
在不外加门电路的情况下,可级联成N位同步计数器。
74LS160功能表
(4)显示模块(8个发光二级管LED组成)
(5)
图(4)
图(4)中的八个LED是共阴接法,即当LED阳极给高电平时灯就亮,否则就灭
七、总电路图
方案一:
方案二:
八、问题及解决:
(1)在设计电路时,我们选择了很多方案,刚开始想到用两片74LS160产生花样灯,但是产生的种类没有达到所要求的数目并且第二片74LS160的变化时间较长。
,最后又想到了74LS194双向移位寄存器。
我们主要是朝着改变74LS194的SL和SR出发,为此大费周章增加使用了74LS00和74LS04进行电路组装,之后发现虽能基本达到变化花样数,而且某些花样很有代表性,但是其总体变化规律性不强,重复变化时间长,接线又太多,于是舍弃,后来想到了置数进74LS194,虽然方案一总体变化没那么漂亮,但是变化规律性比较强,对于我们来说比较好驾驭。
后来为了将花样变化规律更加明显,设计了方案二。
这样既解决了线路问题,而已又达到了预期的目的。
(2)用multisim11仿真调试时,因为之前未用过multisim11,所以刚开始时,现学现画,进展比较慢。
刚开始找各种芯片、电阻都找了好久。
最后我们去图书馆找了相关书籍才把问题解决了。
慢慢地掌握了这一工具的使用方法。
最后,完整的将图画了出来,但是演示时却产生不了花样灯。
遇到了这一问题,我们组的成员积极的寻找问题的所在之处,经过仔细检查,发现脉冲发生器产生的脉冲不符合题目要求,并且有一处少画了一个节点。
最后排除了故障,成功实现了花样灯的演示。
(3)在电路组装过程中,遇到的最大问题是,起初考虑不周全,芯片分布不够合理,出现了许多“特长线”。
不但影响布线速度,而且也会给后来的调试带来不必要的麻烦。
当时已经布线不少,不可能重新开始,再三权衡,最后只移动了一个芯片,问题就得到了很大改善。
其次就是布线,因为要求不准交叉,且横平竖直,所以在保证连通的情况下,在布线上也下了不少工夫。
(4)在实验室实验过程中,第一轮遇了实验板上有插孔不通的情况,导致芯片不能正常工作。
我们用万用表测量二极管的档位对电路进行了检测。
第二轮接电后,用万用表的电压档测试单元电路的状态。
如:
时钟信号电路的信号是否正常产生,控制信号电路中的计数器能否正常计数,……最后在整体上测试一遍。
在整个调试完成后,却遇到的新问题:
彩灯演示时有时正常有时混乱。
在排除其它可能的情况下,我仔细检查各端子的连接情况,发现清“0”端在清“0”后悬空了。
将其插到电源正极后,发现问题解决了。
九、心得体会。
这次课程设计给我带来了很大的收获,让我学到了很多,第一次用芯片做课程设计,不仅掌握了简单的电子电路的设计与制作,也掌握了一些芯片的原理与作用。
总体来说,这次八路花样灯控制器的制作是比较成功的。
因为我制作的这个八路花样灯循环变化比较明显,能很快就找到变化规律。
在接电路之前,一定要通过查资料把电路中的每个元件的作用弄明白和把每个芯片的管脚的功能弄清楚,明白每个元件的各个管脚与它哪里相对应。
在电路设计中,应该仔细认证,从中我们可以学到很多东西,可以提高自己发现问题解决问题的能力,使自己的动手能力有一定的提高。
出现故障时要积极面对,在检查线路时一定要有耐心,不要因为麻烦就放弃。
遇见错误要一步一步的按照原理图来,先一步一步的测试,然后整体测试。
不要没顺序没条理,这里测一下那里测一下,最后又什么都没查出来,那样既浪费了时间又浪费了精力。
这次八路花样灯控制器的制作我不是一次性成功的,我做了两次,中间甚至因为找不出错误芯片的原因差点放弃,经过同学的一些指点,很快找出了错误之处,从而修改过来,这告诉我们,在遇到问题之时,不能自暴自弃,只有静下心来,耐心的检查自己的线路是否正确,元器件是否有接错误,只有这样才能最终完成整个课程设计。
总得来说,这次课程设计不仅提高了自己的动手能力,和独立解决问题的能力,还学到了很多新的知识。
最后,课程设计是对上课理论内容的实际操作检验,通过八路花样灯控制器的设计,加强了知识的整合、分析,解决为题,进一步体会课程内容的真正用途,加强对课程的重视度,进一步了解所学知识的实际应用。
在设计的同时也深感课本知识的重要性,使用性,学好知识的必要性。
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 课程设计 报告 八路 花样 控制器 设计
![提示](https://static.bdocx.com/images/bang_tan.gif)