数字电路课程设计彩灯控制实验1.doc

数字电路课程设计报告设计课题题目：彩灯控制电路 专 业： 计算机科学与技术 班 级： 指导教师： 学 号： 姓 名： 同 组人 ： 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的功能表清零预置时钟预置数据输入输出MRDPLCPUCPDD3D2D1D0Q3Q2Q1Q01×××××××LLLL00×× D3D2D1D0Q3Q2Q1Q001↑1××××加计数011↑××××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 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 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的功能表清零预置使能时钟预置数据输入输 出MRLDENPENTCPD3D2D1D0Q3Q2Q1Q00××××××××LLLL10××↑D3D2D1D0Q3Q2Q1Q0110××××××保 持11×0×××××保 持1 111↑××××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 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： （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 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。