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1、数字电路课程设计彩灯控制实验 ———————————————————————————————— 作者： ———————————————————————————————— 日期： 2 个人收集整理 勿做商业用途 数字电路课程设计报
2、告 设计课题题目:彩灯控制电路 咸宁学院计算机科学与技术学院 专 业: 计算机科学与技术 班 级： 09计本 指导教师: 王XX 学 号： 123456789 姓 名： XX 题目:彩灯控制电路 一、 设计目的 1、 进一步掌握数字电路课程所学的理论知识。 2、 了解数字电路设计的基本思想和方法,学会科学分析和解决问题。 3、 熟悉几种常用集成数字芯片，并
3、掌握其工作原理，掌握集成计数器的逻辑功能和工作原理,设计可预置时间的定时电路.画出彩灯控制电路的逻辑电路图，掌握彩灯控制电路的工作原理及其设计方法,并对各种元器件的功能和应用有所了解。并能对其在电路中的作用进行分析。另外还要掌握电路原理和分析电路设计流程，每个电路的设计都要有完整的设计流程。这样才能在分析电路是有良好的思路，便于查找出错的原因进一步学会使用其进行电路设计. 4、 培养认真严谨的工作作风和实事求是的工作态度。 。 二、设计要求 1 彩灯控制电路中的彩灯分别用3个彩灯“S1：红， S2：黄， S3：蓝”表示。 2 彩灯控制电路设计,三个灯亮暗如图所示顺序进行. 在
4、实验中,黑色设定为灯亮，白色设定为灯灭。 三．方案设计与论证 1、设计思路 题目要求彩灯要如图所示发生变换,假设灯亮为“1”，灯灭为“0”，则其逻辑转换关系为“111—101—010—000"。 为此，先可以做出一个模四加法计数器，即循环输出“000—001—010—011"，再通过各种逻辑门来进行转换。既然要用到计数器，那么可以运用集成计数器74LS193和74LS161来完成实验. 2、设计方案 方案一:（1）模四计数器的设计 采用74LS193集成计数器设计电路.由于此芯片是双时钟4位二进制同步可逆计数器，由其逻辑功能表可知： 表1 74LS193的功能表
5、 清零 预置 时钟 预置数据输入 输出 MRD PL CPU CPD D3 D2 D1 D0 Q3 Q2 Q1 Q0 1 × × × × × × × L L L L 0 0 × × D3 D2 D1 D0 Q3 Q2 Q1 Q0 0 1 ↑ 1 × × × × 加计数 0 1 1 ↑ × × × × 减计数 当PL置“1”，计数脉冲由 CPU 端输入时,计数器进行累加.而又要将四个输入端转换成三个，故用上异或门74LS86，并使Q2 端接上非门，这样就能实现Q2 与Q3
6、 的同或运算。相当于合并为一个输出端。这样我们就完成了模四计数器. （2)逻辑转换电路的设计 由于此时电路输出的的逻辑符号为“000—001-010—011”，故要加上逻辑门将其转换成目标逻辑符号“111—101—010—000”。 Q2 Q1 Q0 Q2 ˊ Q1 ˊ Q0 ˊ 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 1 0 0 1 0 1
7、 0 1 0 1 1 1 1 1 转换前 转换后 由此逻辑表可得： ˊ= ˊ= ˊ= 于是,可以采用与门来完成逻辑电路的转换。 （3）彩灯控制电路的组成方框图为： 带 加 减 的 计 数 器 逻 辑 电 路 彩 灯 输 出 脉冲信号 输出源 (4）彩灯控制电路的仿真电路图为： 方案二：（1）模四计数器的设计 采用74LS161集成计数器设计电路.由其逻辑功能表可知： 表2 74161的功能表 清零 预置
8、使能 时钟 预置数据输入 输 出 MR LD ENP ENT CP D3 D2 D1 D0 Q3 Q2 Q1 Q0 0 × × × × × × × × L L L L 1 0 × × ↑ D3 D2 D1 D0 Q3 Q2 Q1 Q0 1 1 0 × × × × × × 保 持 1 1 × 0 × × × × × 保 持 1 1 1 1 ↑ × × × × 计 数 当LD置“1”，计数脉冲由 CPU 端输入时，计数器进行累加。这时候将MR接Q2
9、端即可实现“100—101-110—111"的逻辑循环. (2）逻辑转换电路的设计 由于此时电路输出的的逻辑符号为“000—001—010-011"，故要加上逻辑门将其转换成目标逻辑符号“111—101-010—000”。 转换前 转换后 Q2 Q1 Q0 Q2 ˊ Q1 ˊ Q0 ˊ 1 0 0 0 0 0 1 0 1 0 1 0 1 1 0
10、 1 0 1 1 1 1 1 1 1 由此逻辑表可得: ˊ= ˊ= ˊ= 于是,可以采用与门来完成逻辑电路的转换。 (3）彩灯控制电路的组成方框图为： 带 加 减 的 计 数 器 逻 辑 电 路 彩 灯 输 出 脉冲信号 输出源 （4）彩灯控制电路的仿真电路图为: 方案三：(1）四位循环计数器的设计 采用74LS194四位双向移位寄存器设计.把移位寄存器的输出反馈到它的串行输出端,就可以进行循环移位.其状态转换图为：
11、 （2）逻辑转换电路设计 转换前 转换后 Q3 Q2 Q1 Q0 Q2 ˊ Q1 ˊ Q0 ˊ 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 1 0 1 0 0 1 1
12、 1 由此逻辑表可得： ˊ= ˊ= ˊ= （3）彩灯控制电路的组成方框图为： 四位环形计数器 逻 辑 电 路 彩 灯 输 出 脉冲信号 输出源 （4）彩灯控制电路的仿真电路图为: 比较所用逻辑门的数量，本实验采用方案三。 四、硬件制作与调试 将电路根据功能分成两大块,分别是计数器部分和组合逻辑电路部分.在方案一中,开始调试时很多次都不能成功，原因是模四计数器的失败。还有，接入彩灯后，要根据彩灯的电流、电压来判断所接电阻的值,否则灯将会被烧坏。电路经修改后，实现所需要的彩灯控制。 五、设计总结 六、参考文献 百度网站 www。baidu。com 数字电路逻辑与设计 10 - 10 -
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