【正文】 南京工程 學(xué) 院 課程設(shè)計(jì)說明書（論文） 題目 彩燈循環(huán)顯示控制器電路的設(shè)計(jì) 課 程 名 數(shù)電課程設(shè)計(jì) 院 (系 、 部 、 中心 ) 電力工程學(xué)院 專 業(yè) 智能建筑電氣 班 級(jí) 智能 081 學(xué) 生 姓 名 周玉秀 學(xué) 號(hào) 206081005 設(shè) 計(jì) 地 點(diǎn) 物理實(shí)驗(yàn)中心 C405 指 導(dǎo) 教 師 殷埝生 曾憲陽 工程基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)與訓(xùn)練中心 設(shè)計(jì)起止時(shí)間： 2021 年 12月 13 日至 2021 年 12 月 17 日成績 目錄 一、 設(shè)計(jì)題目 …………………………… …………… 1 二、 設(shè)計(jì)目的 ………………………………………… 1 三、 設(shè)計(jì)要求 ………………………………………… 1 四、 設(shè)計(jì)思路與方案 ………………………………… 1 五、 具體電路設(shè)計(jì) …………………………………… 2 六、 仿真與調(diào)試 ……………………………………… 5 七、 結(jié)果分析 ………………………………………… 6 八、 改進(jìn)措施 ………………………………………… 6 九、 設(shè)計(jì)總結(jié) …………………………………… …… 6 十、 參考文獻(xiàn)………………………………………… 7 工程基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)與訓(xùn)練中心 課程設(shè)計(jì)說明書 第 1 頁 共 7 頁 一設(shè)計(jì)題目 彩燈循環(huán)顯示控制器電路的設(shè)計(jì)； 二設(shè)計(jì)目的 學(xué)會(huì)將一個(gè)實(shí)際情況抽象為邏輯電路的邏輯狀態(tài)的方法； 進(jìn)一步了解數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)的基本思想和方法； 掌握實(shí)際輸出電路不同要求的實(shí)現(xiàn)方法； 三 、 設(shè)計(jì)要求 16 路彩燈輸出顯示； 彩燈閃爍按一定規(guī)則變化（至少三種以上），可通過輸入開關(guān)設(shè)置彩燈閃爍的規(guī)律； 電路有復(fù)位控制，復(fù)位按鈕閉合時(shí)彩燈循環(huán)輸出，復(fù)位按鈕斷開時(shí)彩燈熄滅； 可設(shè)定彩燈閃爍時(shí)間，彩燈 閃爍時(shí)間可通過開關(guān)輸入； 四 、 設(shè)計(jì)思路與方案 如何控制彩燈輸出顯示 16路彩燈以及彩燈閃爍按三種以上規(guī)律變化； 方案 思路一： 因?yàn)橐蟛薀粢N以上的規(guī)律變化，所以要用雙向移位寄存器 74LS194 來實(shí)現(xiàn)。 74LS194 有兩個(gè)工作方式控制端 S0、 S1，當(dāng) S0S1=01 時(shí)，寄存器執(zhí)行左移功能，數(shù)碼從 Sl 端輸入；當(dāng) S0S1=10 時(shí)，寄存器執(zhí)行右移功能，數(shù)碼從 Sr 端輸入。 74LS194 只有四個(gè)輸出端，要實(shí)現(xiàn) 16 路彩燈輸出顯示必須采用四個(gè) 74LS194 芯片，這是可以通過四片芯片兩兩級(jí)聯(lián)組成兩個(gè) 8位雙向移位寄存器，再通過 S0S1 控制端實(shí)現(xiàn)左移右移功能，從而實(shí)現(xiàn)四種閃爍變化。 方案 思路二： 要使彩燈閃爍按三種以上規(guī)律變化，可以采用計(jì)數(shù)器與譯碼器結(jié)合來實(shí)現(xiàn)，計(jì)數(shù)器輸出信號(hào)輸入至 138 譯碼器，由 138 譯碼器，根據(jù)計(jì)數(shù)器輸出不同的計(jì)數(shù)結(jié)果，即可控制 兩個(gè) 138 譯碼器譯碼得到 16 種不同的輸出信號(hào)，決定控制彩燈的循環(huán)變化。顯然，不同的計(jì)數(shù)器與譯碼器電路，得到的是不同的彩燈循環(huán)控制結(jié)果 。若譯碼器不變，在計(jì)數(shù)器的控制端輸入不同的控制信號(hào)，進(jìn)行不同的計(jì)數(shù)，則在輸出端可見不同的彩燈循環(huán)輸出。 方案比較： 方案一總體上比方案二要好。 74LS194 寄存器 是一個(gè)雙向移位寄存器，它可以通過雙向移位來實(shí)現(xiàn)彩燈的變化，這樣比較的方便與容易實(shí)現(xiàn)。工程基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)與訓(xùn)練中心 課程設(shè)計(jì)說明書 第 2 頁 共 7 頁 而采用計(jì)數(shù)器與譯碼器的結(jié)合時(shí)要用不同的計(jì)數(shù)方法 來實(shí)現(xiàn)彩燈的變化，這樣會(huì)比較的麻煩與不容易實(shí)現(xiàn)，因此采用方案一比較好。 如何控制 S0S1 兩個(gè)控制端。 方案思路一： 用兩片 74LS151 數(shù)據(jù)選擇器來實(shí)現(xiàn)。 一個(gè) 151 數(shù)據(jù)選擇器的輸出端直接與 第一個(gè)級(jí)聯(lián)的 S0 相連接，通過一個(gè)非門與 S1 相連接 。另一個(gè) 151數(shù)據(jù)選擇器直接與第二個(gè)級(jí)聯(lián)的 S0 相連接，通過一個(gè)非門與 S1 相連接。這樣就能通過 151 來控制 S0S1 兩個(gè)控制端。再用兩個(gè) 161計(jì)數(shù)器將不 同的脈沖驅(qū)動(dòng) 151數(shù)據(jù)選擇器。 方案思路二： 直接用 兩個(gè) 輸入開關(guān)來控制 S0S1。 方案比較： 方案一更能夠體現(xiàn)出設(shè)計(jì)的目的，用 151 控制 S0S1 控制端能夠?qū)崿F(xiàn)輸入開關(guān)的減少，從而只要一個(gè)開關(guān)就能控制 電路，而方案二不能體現(xiàn)設(shè)計(jì)的目的，而且設(shè)計(jì)中還會(huì)出現(xiàn)很多問題。 五 、 具體電路設(shè)計(jì) 控制信號(hào)電路 用八進(jìn)制 161 計(jì)數(shù)器形成逢八進(jìn)一的脈沖 以驅(qū)動(dòng)下一個(gè)六進(jìn)制的 161 計(jì)數(shù)器，兩個(gè) 161 計(jì)數(shù)器都用置數(shù)法做。六進(jìn)制計(jì)數(shù)器形成脈沖驅(qū)動(dòng) 151數(shù)據(jù)選擇器來控制 S0S1 控制端。 工程基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)與訓(xùn)練中心 課程設(shè)計(jì)說明書 第 3 頁 共 7 頁 花型控制電路 運(yùn)用雙向移位寄存器的輸 出驅(qū)動(dòng)彩燈，通過控制 S0S1 來實(shí)現(xiàn)彩燈的閃爍變化。兩個(gè) 194 通過級(jí)聯(lián)的方式形成電路的上半部分，另外兩個(gè) 194 通過級(jí)聯(lián)形成下半部分。改變 S0S1 的輸入以實(shí)現(xiàn)多種循環(huán)移動(dòng)。 工程基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)與訓(xùn)練中心 課程設(shè)計(jì)說明書 第 4 頁 共 7 頁 總電路的實(shí)驗(yàn)圖。 通過 161 計(jì)數(shù)器和 151 數(shù)據(jù)選擇器來控制 S0S1 兩端以實(shí)現(xiàn) 194 移位寄存器的雙向移動(dòng)。 工程基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)與訓(xùn)練中心 課程設(shè)計(jì)說明書 第 5 頁 共 7 頁 設(shè)計(jì) 總 電路圖 本次設(shè)計(jì)的花型有以 下幾種 ： 花型一：兩組彩燈從右到左順次漸亮，再順次漸滅； 花型二：一組彩燈從左到右順次漸亮，再順次漸滅，一組彩燈從右到左順次漸亮，再順次漸滅； 花型三：兩組彩燈從左到右順次漸亮，再順次漸滅； 花型四：一組彩燈從右到左順次漸亮，再順次漸滅，一組彩燈從左到右順次漸亮，再順次漸滅； 六 、 仿真與調(diào)試 電路如設(shè)計(jì)總電路圖接好，將彩燈分為第一組和第二組， 經(jīng)過 仿真與調(diào)試 按下輸入開關(guān)就 能夠出現(xiàn)以上所說的四種花型，下圖為彩燈的排列方式以及彩燈的四種花型的波形圖。 彩燈的排列方式 工程基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)與訓(xùn)練中心 課程設(shè)計(jì)說明書 第 6 頁 共 7 頁 彩燈的四 種花型的波形圖 七 、 結(jié)果分析 經(jīng)過仿真與調(diào)試，電路能夠?qū)崿F(xiàn)預(yù)期的花型，不過在實(shí)驗(yàn)的過程中在試驗(yàn)箱上有四個(gè)燈不能復(fù)位，但波形圖確可以同時(shí)復(fù)位。 八 、 改進(jìn)措施 針對(duì)有四個(gè)燈不能同時(shí)復(fù)位，可以增加一個(gè)復(fù)位控制開關(guān)同時(shí)控制四個(gè)移位寄存器的復(fù)位端。 九 設(shè)計(jì)總結(jié) 通過這次的課程設(shè)計(jì)，我學(xué)到了很多東西。剛開始時(shí)對(duì)自己選的課題不知所措，感覺很陌生雖然課上都學(xué)過但是使用起來確不太會(huì)。這是我明白了僅僅掌握了課堂上學(xué) 到的理論知識(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，還需要將那些理論知識(shí)和實(shí)際的東西結(jié)合起來，才能很好的將數(shù)電這門課程學(xué)好學(xué)透。明白了這些，于是我上網(wǎng)查找一些關(guān)于課題中芯片的使用情況和功能，去圖書館查找一些課題的資料，這樣我就更好的理解課題的基本思想和設(shè)計(jì)方法。 在設(shè)計(jì)課題的過程中遇到了很多問題，剛開始不知道該用哪些芯片實(shí)現(xiàn)想要的功能，這時(shí)靜下心來仔細(xì)的分析課題，再加上通過和同學(xué)老師的討論使我基本的確定該使用哪些芯片。我想到用 74LS194雙向移位寄存器來實(shí)現(xiàn)彩燈的閃爍，在設(shè)計(jì)的過程中 也碰到了一些問題，比如應(yīng)該怎樣控制 S0S1 控制端， 這時(shí)我想用輸入開關(guān)來控制 S0S1，但這樣設(shè)計(jì)的過程中碰到了更多的麻煩，而且這樣不能體現(xiàn)設(shè)計(jì)的價(jià)值。然后我查找相關(guān)的資料，我想到了用數(shù)據(jù)選擇器來控制 S0S1，用 161 計(jì)數(shù)器來驅(qū)動(dòng) 151 數(shù)據(jù)選擇器。在解決了這些的問題之后，經(jīng)過仿真與調(diào)試得到了四種花型的 結(jié)果，那一刻覺得特工程基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)與訓(xùn)練中心 課程設(shè)計(jì)說明書 第 7 頁 共 7 頁 別的開心。在本次的設(shè)計(jì)中， 我不僅鞏固了課堂上學(xué)到了的理論知識(shí)，而且還鍛煉了我的動(dòng)手能力和實(shí)踐能力。我還學(xué)會(huì)了一些數(shù)電設(shè)計(jì)的基本思想和方法，也學(xué)會(huì)了 查找資料以及分析問題。而且我覺得我對(duì)數(shù)電的理解還是不夠，因?yàn)橐恍┬酒氖褂霉δ苓€是不夠熟練。總之通過 本次實(shí)驗(yàn)我學(xué)會(huì)了很多，學(xué)會(huì)了獨(dú)立分析問題解決問題。 十 、 參考文獻(xiàn) 【 1】 成立，《數(shù)字電子技術(shù)》， 北京 機(jī)械工業(yè)出版社， 2021 【 2】 吳培明，《電子技術(shù)虛擬實(shí)驗(yàn)》，機(jī)械工業(yè)出版社， 1999 【 3】 鄧元慶， 《 數(shù)電電路與邏輯 設(shè)計(jì) 》 ，北京電子工業(yè)出版社， 2021 【 4】 周正新，《電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化實(shí)踐與訓(xùn)練》，中國民航出版社， 1998 【 5】 許小軍，《數(shù)字電子技術(shù)試驗(yàn)與課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)》，東南大學(xué)出版社， 2021 【 6】 潘松，黃繼業(yè)，《 EDA 技術(shù)實(shí)驗(yàn)教程》，北京科技出版社， 2021 工程基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)與訓(xùn)練中心 課程設(shè)計(jì)說明書 第 8 頁 共 7 頁