数字电路逻辑设计课程设计四路彩灯显示系统设计.doc
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1、 课程名称: 数字电路逻辑设计 设计项目:四路彩灯显示系统设计 专业班级: 通信 学号: 学生姓名: 同组人姓名: 指导教师: 设计课题:四路彩灯显示系统设计一、 设计目的1、 熟悉常用中规模计数器的逻辑功能。2、 掌握技术、译码电路的工作原理及应用。3、 熟悉移位寄存器的工作原理、典型应用和调试方法。 二、 设计任务与要求设计一个四路彩灯控制器,设计要求如下:(1) 接通电源后,彩灯可以自动按预先设置的程序循环闪烁。(2) 设置的彩灯花型由三个节拍组成:第一节拍:四路彩灯从左向右逐次渐亮,灯亮时间1s,共用4s;第二节拍:四路彩灯从右向左逐次渐灭,也需4s;第三节拍:四路彩灯同时亮0.5s,
2、然后同时变暗,进行4次,所需时间也为4s。(3)三个节拍完成一个循环,一共需要12s。一次循环之后重复进行闪烁。三、设计原理 图(a)四路彩灯控制流程图 四路彩灯即有四路发光二极管输出,设依次为、,若用高电平“1”表示灯亮,低电平“0”表示灯灭,由课程设计要求可知四路彩灯显示系统有如下表所示的输出显示。 四路彩灯输出显示说 明输 出所用时间 开机初态0 0 0 0 第一节拍逐次渐亮1 0 0 01 1 0 01 1 1 01 1 1 11s1s1s1s第二节拍逆序渐灭1 1 1 01 1 0 01 0 0 00 0 0 01s1s1s1s第三节拍同时亮0.5s,然后同时灭0.5s,进行四次1
3、1 1 10 0 0 01 1 1 1 0 0 0 01 1 1 10 0 0 01 1 1 1 0 0 0 00.5s0.5s0.5s0.5s0.5s0.5s0.5s0.5s分析可知,要实现上表所示功能,需要一个分频器起节拍产生和控制作用,每4s一个节拍,3个节拍共12s后反复循环。一个节拍结束后应产生一个信号到节拍程序执行器,完成彩灯渐亮、渐灭、同时亮、同时灭等功能。分频及节拍控制可以用同步十六进制计数器74LS161实现模12分频及节拍控制;彩灯渐亮、渐灭可以用器件的左移、右移功能来实现,因此可选用移位寄存器74LS194来完成。同时亮0.5s、同时灭0.5s可考虑把1Hz的秒脉冲信号直
4、接加到输出显示端来完成。综上所述,要完成四路彩灯显示功能需要有分频器、节拍控制器、节拍程序执行器及脉冲源等电路。四、设计实现1、分频及节拍控制的实现分频及节拍控制可以用同步十六进制计数器74LS161实现模12分频及节拍控制。 12进制循环控制电路示意图2、彩灯花样输出电路记第一,二,三节拍分别为有效时间应为4秒,结束马上开始,后马上开始,如此循环不断。为此可考虑采用移位寄存器构成的移位型控制器。由于有三个状态,因此需要用三个触发器对现时状态进行记忆,为使各状态的有效时间间隔为4秒,则驱动该移位控制器动作时钟周期应为4秒。应在开机瞬间,使移位型控制器的状态被确定下来,即节拍应为100,可控制输
5、入信号使触发器置位、复位来实现。 为实现功能要求器件具有右移功能,为实现功能要求器件有左移功能;而且左、右移输入可为“0”也可为“1”;为实现功能,要求器件同时具有并行置数功能。因此可选用一种具有左移、右移和并行置数功能的通用移位寄存器74LS194。运用到74LS194功能表输入输出功能S1S0CPSLSRD0D1D3D3Q0Q1Q2Q300000清零111d0d1d2d3d0d1d2d3送数10111Q0Q1Q2右移1100Q1Q2Q30左移74LS194具有并行输入端A、B、C、D,并行输出端、,右移输入端SR,左移输入端SL和模式控制输入端,以及一个无条件直接清除端CLR。模式控制输入
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