数电课程设计--16路彩灯循环控制设计.docx

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南京工程学院

课程设计说明书

题目16路彩灯循环控制电路设计

课程名称数字电路课程设计

院（系、部、中心）电力工程学院

专业电力系统及其自动化

班级电力083

学生姓名张乡农

学号206081245

设计地点工程实训中心9-305

指导老师卢松玉王玫

设计起止时间：

2010年1月10日至2010年1月14日

一、设计目的：

1、学会了将一个实际情况电路抽象为逻辑电路的逻辑状态的方法。

2、掌握计数、译码、显示综合电路的设计与调试方法。

3、掌握实际输出电路不同要求的实现方法。

4、熟悉Max+plusⅡ9.23软件运行环境，并了解其里面的各部分。

二、设计任务：

设计16路彩灯循环控制电路，使得该电路彩灯循环显示频率快慢可调，控制器，具有多路输出，彩灯由发光二极管模拟替代。

根据不同的控制信号进行不同的计数，再通过译码器电路，得出不同的彩灯循环控制结果。

还需满足彩灯的闪烁按一定的规则变化（三种）；电路有复位控制；设定彩灯的闪烁的时间。

三、设计步骤：

（1）局部电路图详解：

彩灯信号输出部分：

为实现16路彩灯输出，本案例选用两块集成电路译码器74138进行控制信号的输出。

A、B、C为3个输入，有8种组合，即可输出彩灯的8路，使用两块74138即可实现16路彩灯信号输出。

设定第一块74138输出的灯为L1~L8，第二块为L9~L16。

两块74151对74138进行控制的原理详解：

本案中采用了两块集成电路数据选择器74151，用以对两块译码器进行控制，达到实现多种亮法的目的。

这一块74151中，A、C、GN接地，B接全电路的一个开关EN（工作时置1），所以当工作时，此块74151的输出Y恒为0，WN恒为1，这使得两块74138的各有部分控制借口处于工作状态。

这一块74151中，输出端WN悬空；Y的输出结果由输入端B控制，而B即是本电路的亮法控制按钮INPUT2；当input2置0时，Y输出结果为D0，D0即是计数器74161的QD输出端；当input2置1时，Y=D2，D2是74161QD的反信号。

计算机74161对电路亮法的驱动与控制：

本案采用一块集成计数器74161进行信号的脉冲激励和对两块74138的控制以实现不同亮法的控制。

本案唯一的计数器74161中，输入端ABCD全接地，ENT和ENP接高电平，三者确保器件工作；预置端和置零端在工作时置1，CLK为脉冲信号产生源。

在输出端中，QA、QB、QC皆连接到两块译码器74138的ABC三个输入端，以计数器工作时的时序信号产生不同的组合使彩灯闪烁。

其中QA和一个输入开关INPUT1进行与关系后才接入74138，这样的作用是，当INPUT1置1时，电路中QA的信号正常输入给两块74138的A端，彩灯依次亮起；当INPUT1置0时，AQ的信号被屏蔽，根据74161的工作状态表，两块74138所接收到的信号隔一才有，所以可以使彩灯的亮法依次闪烁和隔一闪烁手动可调。

74161的QD输入端，分两种路径连接到两块74138，连接到第一块的G2AN和G2BN，作用是只使得该74138接收计算机的前8种状态，用以一一控制8盏灯。

连接到第二块74138的方法为：

先分别以正反两信号接到74151中（如前文所述），再由该74151的Y输出端接到第二块74138的G1端。

这样设计的巧妙之处在于，当INPUT2置0时，74151的Y输入为计数器74161的QD，如前文所述，当74161QD为0时，第一块74138工作；当QD运行到1时，第一块74138不工作，而第二块开始工作，使得16路彩灯依次闪烁；当INPUT2置1时，74151的Y输出为QD的反信号，所以两块74138一起工作，使得16路彩灯实行8-8两路同时闪烁。

综上，两块74138用以彩灯输出；一块74161及两块74151皆用语控制彩灯的亮法；输入断INPUT1的功能为控制16路彩灯是否间隔输出：

0为间隔，1为依次；INPUT2控制是否分两路：

1为两路，0为顺序输出。

整体电路示意图如下：

（2）调试与运行：

本次课设要求熟悉MAX+PLUSII软件运行环境，了解各部分的运用。

建立仿真电路图：

运行MAX+PLUSII，选择建立图形电路文件，如图选择器件画好电路图，确认无误后保存该文件。

编译和仿真：

选择菜单“FILE”-“PROJECT”-“SETPROJECTTOCURRENTFILE”然后选择，MAX+PLISIi-COMPILER进行编译。

编译无误通过后，可进行拟真。

选择以波形拟真通道文件（*.scf），添加所有电路元件至图中保存。

选择SIMULATOR，在设定好电路的输入EN,CLK等后，拟真通过，将显示预期想要的波形结果。

仿真结果示意图如下：

01态拟真结果：

11态拟真结果：

00态拟真结果：

10态拟真结果：

管脚的锁定和下载：

拟真通过后，进行管脚锁定操作。

从菜单“ASSIGN”中选择’DEVICE’，选择适当的器件。

在菜单“FOLLRPLANEDITOR”窗口中，进行管脚的锁定，其中CLK接脉冲，将EN，CLEAR置1。

然后控制不同的INPUT1\2组合，即可看到不同的彩灯闪烁方式。

四、设计结果与分析：

从电路图的设计，项目编译，拟真，至最后的下载运行，本案成功地达到了课设的要求。

本案可现实四种彩灯亮法，该四种方法用两个开关INPUT1和INPUT2控制：

1.00状态下：

16路彩灯隔一盏闪烁；

2.01状态下：

8-8两路同时隔一闪烁；

3.11状态下：

8-8同时连续闪烁；

4.10状态下：

16路彩灯连续闪烁；

电路具有总开关“EN”，置1工作。

电路具有清零开关CLEAR。

五、设计总结与思考：

在设计前，进行全面的数字逻辑电路的课本知识学习，熟悉各种芯片如计数器，数据选择器，译码器的工作原理。

通过这次对数字抢答器的设计与制作，让我了解了设计电路的程序，也让我了解了关于16路彩灯循环电路的基本原理与设计理念，要设计一个电路总要先用仿真仿真成功之后才实际接线的。

但是最后的成品却不一定与仿真时完全一样，因为，再实际接线中有着各种各样的条件制约着。

而且，在仿真中无法成功的电路接法，在实际中因为芯片本身的特性而能够成功。

所以，在设计时应考虑两者的差异，从中找出最适合的设计方法。

此外，本实验也可通过EDA软件MAXPLUSⅡ实现。

让我数字电路这门课程有了更深的了解，因为课程设计本身要求将以前所学的理论知识运用到实际的电路设计当中去，在电路的设计过程中，无形中便加深了对数字电路的了解及运用能力，对课本以及以前学过的知识有了一个更好的总结与理解；以前的数字实验只是针对某一个小的功能设计，而课程设计对我们的总体电路的设计的要求更严格，需要通过翻阅复习以前学过的知识确立了实验总体设计方案，然后逐步细化进行各模块的设计。

设计时，选择合适的集成芯片，输入了解了74161.74151.74138芯片的全部知识，应用这些芯片设计出符合课设要求的电路。

在使用MAX+PLUSII软件过程中，学习并掌握了该关键的使用方法和调试手段，加强了实际动手能力。

完成了整个课设，我首先对课本知识有了更深入的了解和掌握，巩固了所学知识；还学会了MAX+PLUSII的使用。

通过这次学习，让我对各种电路都有了大概的了解，所以说，坐而言不如立而行，对于这些电路还是应该自己动手实际操作才会有深刻理解。

其次，以前没有接触过仿真软件，这次审计要使用仿真软件，所以学会了multisim软件的基本应用，这对我们以后的工作和学习的帮助都很有用处。

但是在电路仿真的过程中出现大量问题，需要我们细心解决，所以，我对电路故障的排查能力有了很大的提高。

但由于是自己学习没有专业指导难免有一些我们不了解的功能。

所以我们以后要多接触和了解一些仿真软件，多向老师请教学习。

再次感谢老师的辅导以及同学的帮助。

“纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行”，由此看来实践的重要，短短几天的课程设计，学到了很多的东西，最重要的是我自己动手把我学习的知识用于实践，做出成功的作品，这才算真正学习到了东西。

总之，这次实验我收获颇多。

实践是获得知识的一种最好的手段！