数字逻辑课设循环彩灯系统设计.docx
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数字逻辑课设循环彩灯系统设计
学生课程设计报告书
课程：
数字逻辑
课题：
循环彩灯系统设计
级计算机信息技术系
专业班
学号：
姓名：
指导教师：
2012—2013学年第2学期
循环彩灯系统设计
一、设计目的
1.设计一循环彩灯控制线路，在通过逻辑电平开关设置初始状态后，能实现8路LED彩灯循环亮灯。
2.综合应用数字逻辑知识设计一个循环彩灯系统。
了解各种元器件的原理及其应用。
3.掌握multisim软件的操作并对设计进行仿真。
4.锻炼自己的动手能力和实际解决问题的能力。
二、设计任务与要求
1、设计任务
设计一循环彩灯控制线路，在通过逻辑电平开关设置初始状态后，能实现8路LED彩灯循环亮灯。
2、设计要求
1.利用Multisim仿真软件完成8路循环彩灯控制电路系统的设计，且发光二极管的亮度明显可见。
2.根据课设要求确定电路的形式，分析其工作原理，计算元件参数。
3.列出需要的元件清单，在仿真软件中找出并连接好线路。
4.在仿真软件上连接好点啦，并且测试，达到要求。
5.记录实验结果，使得彩灯有规律的发亮，按顺序显示彩灯，当一个循环结束，返回继续循环：
绿--绿—蓝—蓝—红—红—橙—橙，接着返回绿色循环
6.原件和芯片的放置合理，使得界面整洁美观，布线紧密合理。
三、8路彩灯循环系统电路原理及设计
1、设计方案
根据课设要求，循环彩灯系统，首先需要产生一定的脉冲信号来实现，通过采用555定时器通过链接成一个多谐振荡器，振荡电路来实现；各个彩灯发亮之间需要一定的显示时间，此功能可以通过添加D触发器来实现，然后用74LS160计数器转换脉冲信号用来控制彩灯的显示方式。
最后链接其显示电路，通过74154N译码器实现。
1.根据课题要求，列出电路中各个功能需要的芯片和原件，
元器件列表
表1
序号
器件名称
数量
备注
1
555定时器
1
连接成多谐振荡产生脉冲信号
2
D触发器
3
控制循环彩灯显示时间
3
74LS00D
1
单稳态振荡器
4
电容
2
100nf10nf各一个
5
电阻
3
6K5K300各一个
6
LED二极管
8
绿蓝红橙各两个
7
74ls161N
1
计数器，转换脉冲信号
8
74154N
1
译码显示电路
9
电源VDDVCC
2
10
地线
2
11
连接线
若干
2.确定芯片，根据课题画出电路图，并且根据电路图在仿真软件上连接好各个元器件。
3.连接完实验的电路图，检查是否连接正确，接通电源测试是否可行。
4.检查电路功能的视线，进行调试等操作。
5.记录实验结果，并截图。
6.分析实验数据等…
2、系统框图
循环彩灯系统的控制是通过数字集成电路的构成来实现，利用LED发光二极管构成一个发光序列。
主要是利用计数器和译码器等原件来实现。
通过发光二极管的发亮顺序来实现彩灯的循环功能。
讲振荡器的振荡脉冲进行计数，计数器的输出作为译码器地址输入，经过译码器控制各路的彩灯按照顺序发亮。
其系统框图
555定时器----------74LS161N---------------74154N--------------------LED灯
1.555时序电路：
555定时器是一种模拟和数字功能相结合的中规模集成器件。
一般用双极性工艺制作的称为555,555定时器的电源电压范围宽,可在4.5V～16V工作,因而其输出可与TTL、CMOS或者模拟电路电平兼容
主要用来产生脉冲信号。
因为循环彩灯对频率的要求不高，只要能产生高低电平就可以了，且脉冲信号的频率可调，采用555定时器组成的振荡器，电路如图，其中R1，R2，C1为定时原件
2.分频电路：
用D触发器（数量可增可减）设置分频电路控制彩灯实现彩灯的显示时间。
电路如图
3.计数器控制电路
用74LS161n计数器转换脉冲信号用来控制彩灯的显示方式。
其中置A，B，C，D为0也就是接地；CLK端接脉冲信号，LOAD，END，ETN三端接高电平。
4.显示电路：
74154N中00—07接口按序链接1—8号LED彩灯
其中01.02为绿色的LED灯，03.04为蓝色，05.06为红色，07.08为橙色。
5.总电路图：
实验的结果截图：
按亮灯顺序截图：
绿--绿—蓝—蓝—红—红—橙—橙
结果总结：
上图电路能按照一次循环的顺序使LED灯按照规定的顺序循环发亮。
四、设计过程中的问题和解决办法
1.时钟信号产生电路，主要芯片是555定时器，刚开始选择外围的电阻电容的参数比较困难，需要经过计算测试。
2.实验过程中，可能刚开始会难以找到各个元器件，通过熟悉此仿真软件的使用，能比较便利的找到各个元件，顺利的连接好电路图。
3.途中，也许电路的连线出现了一些错误，及时纠正，发现问题，更改路线，解决此类问题。
五、心得体会
这一课程设计使我们将课堂上的理论知识有了进步的了解。
了解了更多电子元件的工作原理，如：
555定时器，74154N，D触发器，74LS161N，74LS00D等。
但同时也暴露出我在知识上掌握不足等缺点。
其次在此次设计过程中使我熟悉了软件的使用，同时在电脑的电子设计和绘图操作上有了进一步提高。
或许电路图中有的地方可以更加完善。
在设计过程中遇到了一些问题，查找相关资料。
在以后的学习生活中培养自己独立思考的能力，积极参加多种设计活动，培养自己的综合能力。
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