综合试验3-4路彩灯显示系统的设计与实现.doc

综合试验3 4路彩灯显示系统的设计与实现一． 实验目的和逻辑功能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,然后同时变暗,进行4次,所需时间也为4s3） 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二． 实验原理原理框图秒脉冲发生电路彩灯显示装置控制器计数器三． 实验步骤与要求1． 分析实验原理框图，画出逻辑电路图并进行仿真2． 根据仿真结果完善电路，接线进行试验调试3． 分析逻辑电路，简述工作原理，记录实验结果4． 发现问题分析问题设计思路四路彩灯输出结果说 明输 出所用时间Qd Qc Qb Qa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 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由上表可知，需要一个节拍控制器每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选用一个模12计数器来完成；彩灯渐亮、渐灭选用移位寄存器74LS194的左移、右移功能来实现同时亮0.5s、同时灭0.5s可考虑把1Hz的秒脉冲信号直接加到输出显示端来完成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，如此循环不断对于节拍一， 74LS194的输出端初态均为零，在开机瞬间，使移位控制端 的状态被确定下来，即Y0时， =01 右移串行数据输入端 SR经脉冲信号经四分频电路和 通过两或门组成的节拍电路，使四路彩灯从右到左依次亮共 4秒 ，当Y1时， =10 左移串行数据输入端 SL经脉冲信号经四分频电路和 通过两或门组成的节拍电路，使四路彩灯从左到右依次灭共 4秒，当Y2时， =11 并行数据输入端 A、B、C、D经脉冲信号经四分频电路和 通过两或门组成的节拍电路，使四路彩灯同时为“ 1”0.5秒、同时为“0”0.5秒，重复4遍共4秒，完成一个循环共需12秒，12个CP脉冲各单元电路的设计（1） 模12计数器（分频和节拍控制作用）选用74LS160，每4s一个节拍，3个节拍共12s后反复循环。

采用置数法，通过一个三输入与非门实现，当输出端QD,QC,QB,QA为1011时，LD’=（QDQBQA）’结果为低电平0，此时74LS160输出端就重新回到了0000状态电路如下图：（2）彩灯显示控制装置通用移位寄存器74LS191控制四个彩灯在第一节拍中，S1S0=01，74194实现右移功能，即在时钟脉冲作用下，把逐次移进； 在第二节拍中，S1S0=10，74194实现左移功能，即在时钟脉冲作用下，把逐次反方向移在前两个节拍中，74LS194的输出对应于四个灯，及灯的亮灭与其输出一致第三节拍，实际上74LS194并不能控制灯的亮灭灯其实是由脉冲信号来控制的此时计数器的计数状态为1000-1011，故将QD与输入脉冲接二输入与门来控制灯的亮灭综上所述，四路彩灯的工作过程如下：说明秒脉冲7416174194彩灯输出 Ｓ１Ｓ０ La Lb Lc Ld第一节拍0 0 0 00 0 0 10 0 1 00 0 1 1 0 10 10 10 11 0 0 01 1 0 01 1 1 01 1 1 11 0 0 01 1 0 01 1 1 01 1 1 1第二节拍0 1 0 00 1 0 10 1 1 00 1 1 11 01 01 01 01 1 1 01 1 0 01 0 0 00 0 0 01 1 1 01 1 0 01 0 0 00 0 0 0第三节拍1 0 0 0 1 0 0 11 0 1 01 0 1 11 01 01 01 00 0 0 00 0 0 00 0 0 00 0 0 01Hz时钟CPS1=Q3+Q2，S2=Q3Q2。

LQ=Q3CPLa=QALQ，Lb=QBLQ，Lc=QCLQ，Ld=QDLQ电路如下：仿真电路：实验结果：系统启动后，第一节拍：四路彩灯从左向右逐次渐亮第二节拍：四路彩灯从右向左逐次渐灭第三节拍：四路彩灯同时亮,然后同时变暗。