1、電子技術課程設計-彩燈控制器學院：電子信息工程學院班級：學號：指導教師：彩燈控制器一、 設計任務與要求：設計一個彩燈控制器，要求：1 .四路彩燈從左向右逐次漸亮，間隔為 1秒。2 .四路彩燈從右向左逐次漸滅，間隔為 1秒。3 .四路彩燈同時點亮，時間間隔為1秒，然后同時變暗，時間為1秒，反復4 次。、總體框圖圖（1）總體框圖根據設計要求，電路設計大體思路如下:由脈沖發生器發出頻率脈沖信號，利用計數器加法計數功能輸出 00001111 的脈沖信號，經過數據選擇器分別在 00000011, 01000111, 10001111三個時 段輸出不同的高低電平，控制移位寄存器實現右移一左移一置數功能，

2、從而控制彩燈按照設計要現亮滅三、選擇器件本次課程設計所用器件如表表一本次課程設計所用器件型號名稱數目74LS163同步二進制計數器174LS1944位雙向移位寄存器174150十六選一數據選擇器374LS04非門1PROBE彩燈4XFG2脈，性生器11.同步二進制計數器74LS163動態進BDCPLD 清 A 時鐘置數除PT使能(a) 74LS163邏輯電路圖數據輸入禁止0 1 2 計數:三二三：P-T-二二二二敷搪輸出熬累預置位輸出(b)清除、頊置、計敷、禁止波形圖318 7463同步二進制計數器表二7-3 74LS16勃能表輸入輸出CPEPETQX0XX全“L”01XX據個1111計數X1

3、10X保持X11X0保持根據邏輯圖、波形圖、功能表分析，74LS163ft有如下功能:管腳圖邏輯符號1) 1是同步4位二進制加法計數器，M=16 CP上升沿觸發2) 2既可同步消除，也可異步消除。同步清除時，清除信號的低電平將在下一 個CP上升沿配合下把四個觸發器的輸出置為低電平。異步清除時，直接用 清除信號的低電平把四個觸發器的輸出置為低電平。3) 3同步預置方式：當LD = 0時，在CP作用下，計數器可并行打入預置數據 當LD = 1時，使能輸入PT同時為高電平，在CP作用下，進行正常計數。4) PT任一為低時，計數器處于保持狀態。5) 5 CO為進位輸出，可用來級聯成n位同步計數器。2.

4、四位雙向移位寄存器74LS194Logic Diagram14 |ih> IWLtt4*4 金 *隼*74LS194部原理圖74LS194四位雙向移位寄存器具有左移、右移、并行數據輸入、保持、清除 功能。1)從圖1中74LS194的圖形符號和引腳圖分析。SRG是4位移位寄存器符號，D0D3并行數據輸入端、Dsl左移用行數據輸入端、Dsr右移串行數據輸入端、Sa (M0)和SB (M1)(即9腳和10腳)工作方式控制端分別接電平開關，置 1 或置0, CP時鐘輸入端接正向單次脈沖，清零端接負向單次脈沖，Q0Q3輸出端。表三邏輯符號邏輯框圖3.十六選一數據選擇其7415074150邏輯功能表

5、DCBAStrobeWXXXX1100000E000010E100| 100E200110E301000E401010E501100E601110E710000E810010E910100E1010110E1111000E1211010E13111 10|_0口11I 1 I10_E15口12SD li 1- flu !ff 7 1 1 11 1E EE £EldE EEEhl E £rllE£>且二口 5日丁s-wl;hKKKKKTIl-rnK-若室741JDX邏輯符號flm-rnrl n=1- UP 24232221201919t7!Bl511413 *

6、 o 1 2 1234 5 6 78 9111 一匚匚匚11一口OU：E7國西中國EZE1E0K- w Dm邏輯框圖十六選一的數據選擇器74150并行輸入D0D5十六個數據，當選擇輸入 AAAA)的二進制數碼依次由0000遞增至1111,即其最小項由 m 逐次變到m15時,16個通道的數據便依次傳送到輸出端，轉換成串行數據。4 非門 74LS04仔細觀察一下圖中給出的三極管開關電路即 可發現，當輸入為高電平時輸 出等于低電平，而輸入為低電平時輸出等于高電平。 因此輸出與輸入的電平之間 是反向關系，它實際上就是一個非門。(亦稱反向器)。當輸入信號為高電平時，應保證三極管工作在深度飽和狀態，以使輸

7、出電平 接近于零。為此，電路參數的配合必須合適，保證提供給三極的基極電流大于 深度飽和的基極電流。設計電路所用的芯片是74LS04,如下圖所示：vccRTi risi m Fri rioi rvi r&iLU LaJ UJ LU l_5j L±J UJ(12) 74LS04的部結構圖9 o 11X 一-121 314V« 6A 6Y 砧 5Y 4A 4T1A 1Y 2A 2Y 3A 3Y GND匕4321功能表如下圖:圖（13）三極管非門74LS04的邏輯框圖表六非門功能表圖（14） 74LS04的邏輯符號邏輯函數式Y= A四、功能模塊一在設計單元電路和選擇元器件時

8、，盡量選用同類型的元器件, 部件都采用TTL集成電路，整個系統所用的元器件種類盡可能少。下面介紹各單元電路的設計。如所有功能的1 .脈沖發生輸入 74LS163由脈沖發生器發出頻率為1HZ；幅度為5V的連續脈沖信號,同步二進制計數器，利用74LS加法計數功能輸出00001111的脈沖信號samUX1J, 諭衛CTI5 13 fl- 4 1 QLrin- 4 E-cT- SCJL 1 ULI eeeiI ZT*T工工工 _上z-XI-r-口n11.1C得 uZE3 il T>MZZX13I±3 IAT «EMtdMH Milhll ll 41ih jiii iTL XL

9、.IL ZLnu-ls -4t- L 2 fM 4SEr ll l lll 工 F£ _'W±TZ工TwI工工ZWT_由74LS163輸出的00001111的脈沖信號輸入3片十六選一數據選擇器2 .信號控制74150,當輸入信號為00000011時，第一片和第二片74150輸出信號為0,經過 74LS04非門變為高電平，第三片74150輸出信號為1,經過74LS04非門變為低 電平。當輸入信號為01000111時，第一片和第三片74150輸出信號為0,經過 74LS04非門變為高電平，第二片74150輸出信號為1,經過74LS04非門變為低 電平。當輸入信號為100

10、01111時，第二片和第三片74150輸出信號為0,經過 74LS04非門變為高電平，第一片74150輸出信號為0/1不斷交換。3.彩燈控制三片74150的輸出端分別接四位雙向移位寄存器74LS194的CLR端S0端和S1端當計數器輸出信號為00000011時，CLR端和S0端輸入為高電平，S1端輸入為低電平，彩燈從左向右依次點亮，時間間隔為1 秒。當計數器輸出信號為01000111時，CLR端和S1端輸入為高電平，S0端輸入為低電平，彩燈從右向左依次熄滅，時間間隔為1 秒。當計數器輸出信號為10001111時，S0端和S1端輸入為高電平，CLR端輸入為高 / 低電平交替，四盞彩燈同時點亮火熄

11、滅，時間間隔為一秒。五、總體設計電路圖（ 1） 總電路說明：圖中由脈沖發生器輸出1HZ脈沖，輸出端接到計數器74LS163的CLK®,通 過74LS163的計數功能，發出00001111的信號，計數器的四個輸出端 Q0Q1Q2Q3 分別加在十六選一數據選擇器 74150的ABCW,第一片74150的輸出端加非門 后接在74LS194的CLR端，第二片74150的輸出端加非門后接在 74LS194的S0 端，第三片數據選擇器的輸出端加非門后接在74LS194的S1端，使彩燈按照設計要求變化。（ 2） Multisim 仿真結果用 Multisim 對總電路進行仿真，仿真開始后，彩燈依時

12、間順序按設計要求變亮或熄滅。這一點也可以從電路圖仿真結果中得到驗證。（ 3）總電路的硬件實現各模塊的功能已經在功能模塊中得到了硬件實現，并驗證正確，將各模塊連接起來， 打開電源開關，四個發光二極管從左向右逐次漸亮又從右向左逐次漸滅，之后同時變亮又變滅，重復四次，時間間隔為1 秒，從而總電路得到驗證。ni5：t£mTBl，工912儲口xontt二I XCilTi二，3lonttnuunun«UHn»unu t? 匕 ng / I、nnunuMHH«Unun 12 ctveto /,口0ZD1X六、課程設計總結通過兩個星期的努力，終于完成了這次課程設計。在此次課程設計實驗中，我學會了寄存器的使用方法，熟悉了寄存