彩灯控制器课程设计数电.docx
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彩灯控制器课程设计数电
电子技术课程设计
---彩灯控制器
学院：
电子信息工程学院
班级：
姓名
学号：
指导教师：
彩灯控制器
一、设计任务与要求：
设计一个彩灯控制器，要求：
1.四路彩灯从左向右逐次渐亮，间隔为1秒。
2.四路彩灯从右向左逐次渐灭，间隔为1秒。
3.四路彩灯同时点亮，时间间隔为1秒，而后同时变暗，时间为1秒，频频4次。
二、整体框图
脉冲发生器
计数器
数据选择器
彩灯移位存放器
图
（1）整体框图
依据设计要求，电路设计大概思路以下：
由脉冲发生器发出频次脉冲信号，利用计数器加法计数功能输出0000~1111的脉冲信号，经过数据选择器分别在0000~0011，0100~0111，1000~1111三个时段输出不一样的高低电平，控制移位存放器实现右移→左移→置数功能，进而控制彩灯依据设计要务实现亮灭。
三、选择器件
本次课程设计所用器件如表一：
表一本次课程设计所用器件
型号
名称
数量
74LS163
同步二进制计数器
1
74LS194
4位双向移位存放器
1
74150
十六选一数据选择器
3
74LS04
非门
1
PROBE
彩灯
4
XFG2
脉冲发生器
1
1.同步二进制计数器74LS163
输?
?
?
入输?
?
?
出
CP
EP
ET
Q
↑
×
0
×
×
全“L”
↑
0
1
×
×
预置数据
↑
1
1
1
1
计数
×
1
1
0
×
保持
×
1
1
×
0
保持
依据逻辑图、波形图、功能表剖析，74LS163拥有以下功能：
表二7-374LS163功能表
管脚图逻辑符号
1）1是同步4位二进制加法计数器，M=16，CP上涨沿触发
2）2既可同步消除，也可异步消除。
同步消除时，消除信号的低电平将在下一
个CP上涨沿配合下把四个触发器的输出置为低电平。
异步消除时，直接用消除信号的低电平把四个触发器的输出置为低电平。
3）3同步预置方式：
当LD=0时，在CP作用下，计数器可并行打入预置数据.
当LD=1时，使能输入PT同时为高电平，在CP作用下，进行正常计数。
4）PT任一为低时，计数器处于保持状态。
5）5CO为进位输出，可用来级联成n位同步计数器。
2．四位双向移位存放器74LS194
74LS194内部原理图
74LS194四位双向移位存放器拥有左移、右移、并行数据输入、保持、消除
功能。
1）从图1中74LS194的图形符号和引脚图剖析。
SRG4是4位移位存放器符号，
D0~D3并行数据输入端、DSL左移串行数据输入端、DSR右移串行数据输入端、SA（M0）
和SB（M1）（即9脚和10脚）工作方式控制端分别接电平开关，置1或置0，CP
时钟输入端接正向单次脉冲，清零端接负向单次脉冲，Q0~Q3输出端。
表三逻辑符号逻辑框图
3．十六选一数据选择其74150
74150内部原理图
74150逻辑功能表
D
C
B
A
Strobe
W
X
X
X
X
1
1
0
0
0
0
0
E0
0
0
0
1
0
E1
0
0
1
0
0
E2
0
0
1
1
0
E3
0
1
0
0
0
E4
0
1
0
1
0
E5
0
1
1
0
0
E6
0
1
1
1
0
E7
1
0
0
0
0
E8
1
0
0
1
0
E9
1
0
1
0
0
E10
1
0
1
1
0
E11
1
1
0
0
0
E12
1
1
0
1
0
E13
1
1
1
0
0
E14
1
1
1
1
0
E15
逻辑框图逻辑符号
十六选一的数据选择器74150并行输入D0～D15十六个数据，入选择输入A3A2A1A0
的二进制数码挨次由0000递加至1111，即其最小项由m0逐次变到m15时，
16个通道的数据便挨次传递到输出端，变换成串行数据。
4非门74LS04
认真察看一下列图中给出的三极管开关电路即可发现，当输入为高电平常输出等于低电平，而输入为低电平常输出等于高电平。
所以输出与输入的电平之间是反向关系，它实质上就是一个非门。
（亦称反向器）。
当输入信号为高电平常，应保证三极管工作在深度饱和状态，以使输出电平靠近于零。
为此，电路参数的配合一定适合，保证供应给三极的基极电流大于深度饱和的基极电流。
设计电路所用的芯片是74LS04，以下列图所示：
图（12）74LS04的内部构造图
图（13）三极管非门74LS04的逻辑框图
功能表以下列图：
表六非门功能表
图（14）74LS04的逻辑符号
逻辑函数式Y=A
四、功能模块
在设计单元电路和选择元器件时，尽量采纳同种类的元器件，如全部功能的
零件都采纳TTL集成电路，整个系统所用的元器件种类尽可能少。
下边介绍各单元电路的设计。
1．脉冲发生
由脉冲发生器发出频次为1HZ，幅度为5V的连续脉冲信号，输入74LS163
同步二进制计数器，利用74LS加法计数功能输出0000~1111的脉冲信号。
2．信号控制
由74LS163输出的0000~1111的脉冲信号输入3片十六选一数据选择器
74150，
当输入信号为0000~0011时，第一片和第二片74150输出信号为0，经过74LS04非门变成高电平，第三片74150输出信号为1，经过74LS04非门变成低电平。
当输入信号为0100~0111时，第一片和第三片74150输出信号为0，经过74LS04非门变成高电平，第二片74150输出信号为1，经过74LS04非门变成低电平。
当输入信号为1000~1111时，第二片和第三片74150输出信号为0，经过74LS04非门变成高电平，第一片74150输出信号为0/1不停互换。
3．彩灯控制
三片74150的输出端分别接四位双向移位存放器74LS194的CLR端S0端和
S1端。
当计数器输出信号为0000~0011时，CLR端和S0端输入为高电平，S1端输
入为低电平，彩灯从左向右挨次点亮，时间间隔为1秒。
当计数器输出信号为0100~0111时，CLR端和S1端输入为高电平，S0端输
入为低电平，彩灯从右向左挨次熄灭，时间间隔为1秒。
当计数器输出信号为1000~1111时，S0端和S1端输入为高电平，CLR端输
入为高/低电平交替，四盏彩灯同时点亮火熄灭，时间间隔为一秒。
五、整体设计电路图
（1）总电路说明：
图中由脉冲发生器输出1HZ脉冲，输出端接到计数器74LS163的CLK端，通
过74LS163的计数功能，发出0000~1111的信号，计数器的四个输出端Q0Q1Q2Q3
分别加在十六选一数据选择器74150的ABCD端，第一片74150的输出端加非门后接在74LS194的CLR端，第二片74150的输出端加非门后接在74LS194的S0端，第三片数据选择器的输出端加非门后接在74LS194的S1端，使彩灯依据设计要求变化。
（2）Multisim仿真结果
用Multisim对总电路进行仿真，仿真开始后，彩灯依时间次序按设计要求变亮或熄灭。
这一点也能够从电路图仿真结果中获得考证。
（3）总电路的硬件实现
各模块的功能已经在功能模块中获得了硬件实现，并考证正确，将各模块连
接起来，翻开电源开关，四个发光二极管从左向右逐次渐亮又从右向左逐次渐灭，
以后同时变亮又变灭，重复四次，时间间隔为1秒，进而总电路获得考证。
六、课程设计总结
经过两个礼拜的努力，终于达成了此次课程设计。
在此次课程设计实验中，
我学会了存放器的使用方法，熟习了存放器的一般应用，基本掌握了数字系统设计和调试的方法。
在这个数字电路中我们能够观察到，当输入“16”个脉冲此后，输出数据回到开端值，16个脉冲一循环，所以，能够把该电路作为一个“16”进制的计数器。
经过本课程设计我基本掌握了数字系统的仿真与设计方法。
使我
认识到在实质电路的连结时，要注意每一个引脚的接法。
因为实物的连结和电路仿真软件有差异，要经过多次调试才能实现其功能的演示。
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