电子设计 多路彩灯.doc
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1、课程设计题目:多路彩灯一、 任务和要求:任务:设计一个多路彩灯控制器,至少能控制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: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。二、 器件74LS19424.7k电阻174LS0024.7f电容174LS0410.01f电容15551150k电阻174LS1612100电阻174LS741面包板174LS1512发光二级管8三、 总体方案共设计3种花型,如下:花型1花型2花型30000 00000000 00000000
2、 00001000 00001000 00000001 10001100 00000100 00000011 11001110 00001010 00000111 11101111 00000101 00001111 11111111 10001010 10001110 01111111 11000101 01001100 00111111 11101010 10101000 00011111 11110101 01010000 00000111 11111010 10100001 10000011 11110101 01010011 11000001 11111010 10100111 11
3、100000 11110101 01011111 11110000 01111010 10101110 01110000 00110101 01011100 00110000 00011010 10101000 0001每种花型均有16种状态,花型3的前8种状态和后8种状态相同。模块图如下(箭头示数据流的方向和内容):CP脉冲脉冲发生电路(555)原始CP脉冲CP脉冲节拍控制电路(74LS74,74LS00)串行输入值74LS194的控制电路(两片74LS151)记数电路(两片74LS161)两片74LS194状态信息花型号花型号S1,S0(控制信息);清零信号四、 单元电路设计具体实现中,我
4、为让花型更加灵活,没有设计衔接良好的花型从而使电路更简单,且我是以花型为主设计电路,实现起来太麻烦时我才更改花型。我为保证电路的易修改性、清晰性和模块化,没有过多考虑减少芯片数量,总共用11片。花型1两片74LS194的连接方式(两片74LS194均右移):左片74LS194的SR波形图如下:花型2两片74LS194的连接方式(两片74LS194均右移):左片74LS194的SR波形图如下:花型3两片74LS194的连接方式(左边的74LS194左移,右边的右移):左片74LS194的SL和右片74LS194的SR波形图如下:将74LS194需要反馈的数据送入74LS151(数据选择器),由7
5、4LS161(计数器)控制数据选择器的A、B、C三个端子,将花型号(花型1为00,花型2为01,花型3为10)送入,使数据选择器选择74LS194需要的数据,将数据选择器的输出接到74LS194。左右两片74LS151的输出分别接到左右两片74LS194的SR端。左片74LS194在花型3(当且仅当花型号高位为1时)左移,因此用花型号的高位端即可控制左片74LS194的S1和S0(花型号的高位端执接S1,它的非接S0),右片74LS194一直右移。计数电路采用两片74LS161,低位片模16计数,高位片模3计数(花型1为00,花型2为01,花型3为10),将低位片的CO端接到高位片的ET和EP
6、端以实现两片的同步级联。高位片的QBQA即为花型号。高位片QA与QB波形如下:为保证自启动和花型2过渡到花型3,每种花型结束时都将两片74LS194清零。清零采用74LS161低位片的CO端反相后接74LS194的CLR端。但74LS194是异步清零,故这样的清零信号会使前一种花型的最后一种状态和后一种花型的第一种状态都为全0,为解决此问题,将CP脉冲的非跟74LS161低位片的CO相与非后接入两片74LS194的CLR端,这样每种花型的最后一种状态的长度只有半个CP脉冲周期。将CP的非接入74LS194的CLK端,使74LS194在“下降沿”工作。这样,最后一种状态的长度便为一个CP周期,每
7、种花型16种状态即得到保证。节拍控制电路由一片74LS74和一片74LS00组成。将74LS74的两个D触发器都接成T触发器。触发器1用来实现二分频,触发器2用来记录节拍状态。将74LS161高位片的QB反相后接到它的CLK端。这样在第三种花型过渡到第一种花型时即三种花型都演示了一遍后该触发器翻转一次。通过门电路选择原始CP和分频后的CP。分频电路如下:脉冲发生电路如下:完整电路图如下(EWB 5.12中没有74LS161,图中用74LS163代替;为在EWB中测试,发光二极管的接地电阻我设为10,实为100):五、 发生的问题和解决方法自启动问题与异步清零的麻烦。我开始的设想是每种花型结束于
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