1、課程設(shè)計(jì)(綜合實(shí)驗(yàn))報(bào)告( 2014- 2015年度第 一 學(xué)期 )名 稱(chēng)： 電子技術(shù)綜合實(shí)驗(yàn) 題 目： 移位寄存器彩燈控制器 院 系： 電氣與電子工程學(xué)院 班 級(jí)： 信息1301班 學(xué) 號(hào)： 1131200121 學(xué)生姓名： 王德勇 指導(dǎo)教師： 趙東 設(shè)計(jì)周數(shù)： 一周 成 績(jī)： 日期： 2015 年 01 月 09 日 課程設(shè)計(jì)（綜合實(shí)驗(yàn)）報(bào)告目 錄任 務(wù) 書(shū)1一、課程設(shè)計(jì)(綜合實(shí)驗(yàn))的目的與要求3二、設(shè)計(jì)框圖及電路系統(tǒng)概述4三、各單元電路的設(shè)計(jì)方案及原理說(shuō)明、參數(shù)計(jì)算5四、調(diào)試過(guò)程及結(jié)果分析9五、設(shè)計(jì)、安裝及調(diào)試中的體會(huì)10參考文獻(xiàn)111附錄設(shè)計(jì)流程圖、程序、表格、數(shù)據(jù)等1212電子技術(shù)綜

2、合實(shí)驗(yàn)任 務(wù) 書(shū)一、 目的與要求1.目的1.1綜合實(shí)驗(yàn)是教學(xué)中必不可少的重要環(huán)節(jié)，通過(guò)課程設(shè)計(jì)鞏固、深化和擴(kuò)展學(xué)生的理論知識(shí)與初步的專(zhuān)業(yè)技能，提高綜合運(yùn)用知識(shí)的能力，逐步增強(qiáng)實(shí)際工程訓(xùn)練。1.2注重培養(yǎng)學(xué)生正確的設(shè)計(jì)思想，掌握綜合實(shí)驗(yàn)的主要內(nèi)容、步驟和方法。1.3培養(yǎng)學(xué)生獲取信息和綜合處理信息的能力、文字和語(yǔ)言表達(dá)能力以及協(xié)作工作能力。1.4提高學(xué)生運(yùn)用所學(xué)的理論知識(shí)和技能解決實(shí)際問(wèn)題的能力及其基本工程素質(zhì)。2.要求2.1 能夠根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)和指標(biāo)要求，綜合運(yùn)用電子技術(shù)課程中所學(xué)到的理論知識(shí)與實(shí)踐技能獨(dú)立完成一個(gè)設(shè)計(jì)課題。 2.2根據(jù)課題需要選擇參考書(shū)籍，查閱手冊(cè)、圖表等有關(guān)文獻(xiàn)資料。要求通過(guò)獨(dú)

3、立思考、深入鉆研課程設(shè)計(jì)中所遇到的問(wèn)題，培養(yǎng)自己分析、解決問(wèn)題的能力。 2.3進(jìn)一步熟悉常用電子器件的類(lèi)型和特性，掌握合理選用的原則。 2.4學(xué)會(huì)電子電路的安裝與調(diào)試技能，掌握常用儀器設(shè)備的正確使用方法。利用“觀察、判斷、實(shí)驗(yàn)、再判斷”的基本方法，解決實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的問(wèn)題。 2.5學(xué)會(huì)撰寫(xiě)綜合實(shí)驗(yàn)總結(jié)報(bào)告。 2.6通過(guò)綜合實(shí)驗(yàn)，逐步形成嚴(yán)肅認(rèn)真、一絲不茍、實(shí)事求是的工作作風(fēng)和科學(xué)態(tài)度，培養(yǎng)學(xué)生樹(shù)立一定的生產(chǎn)觀點(diǎn)、經(jīng)濟(jì)觀點(diǎn)和全局觀點(diǎn)。要求學(xué)生在設(shè)計(jì)過(guò)程中，堅(jiān)持勤儉節(jié)約的原則，從現(xiàn)有條件出發(fā)，力爭(zhēng)少損壞元件。 2.7在綜合實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，要做到愛(ài)護(hù)公物、遵守紀(jì)律、團(tuán)結(jié)協(xié)作、注意安全。二、 主要內(nèi)容共有8個(gè)

4、既有學(xué)習(xí)價(jià)值又有一定的實(shí)用性和趣味性的設(shè)計(jì)課題，學(xué)生根據(jù)自身情況自由選擇其中之一。1.移位寄存器型彩燈控制器2.智力競(jìng)賽搶答器3.電子拔河游戲機(jī)4.交通信號(hào)燈控制器5.數(shù)字電子鐘6.電子密碼鎖7.電子秒表8.數(shù)字電子鐘（硬件）三、 進(jìn)度計(jì)劃序號(hào)設(shè)計(jì)(實(shí)驗(yàn))內(nèi)容完成時(shí)間備注1設(shè)計(jì)內(nèi)容講解、學(xué)習(xí)資料查找方法兩個(gè)下午2發(fā)放材料、清點(diǎn)材料、熟悉各種元器件2小時(shí)3查找資料、設(shè)計(jì)電路、繪制總體電路草圖1天4電路組裝并調(diào)試或在Multisim上繪制電路圖、仿真并調(diào)試2天5驗(yàn)收、撰寫(xiě)實(shí)驗(yàn)報(bào)告1天四、 設(shè)計(jì)（實(shí)驗(yàn)）成果要求1.學(xué)生根據(jù)所選課題的任務(wù)、要求和條件進(jìn)行總體方案的設(shè)計(jì)，通過(guò)論證與選擇，確定總體方案；然

5、后對(duì)方案中單元電路進(jìn)行選擇和設(shè)計(jì)計(jì)算；最后畫(huà)出總體電路圖。2.預(yù)設(shè)計(jì)經(jīng)指導(dǎo)教師審查通過(guò)后，學(xué)生即可向?qū)嶒?yàn)室領(lǐng)取所需元器件等材料，在面包板上組裝、調(diào)試電路，使之達(dá)到設(shè)計(jì)指標(biāo)要求。3.在Multisim軟件平臺(tái)上學(xué)生可直接設(shè)計(jì)、仿真和實(shí)現(xiàn)，直至達(dá)到設(shè)計(jì)要求。五、 考核方式綜合以下指標(biāo)評(píng)定課程設(shè)計(jì)總成績(jī)：優(yōu)、良、中、及格和不及格。1.設(shè)計(jì)方案的正確性與合理性；2.實(shí)驗(yàn)動(dòng)手能力(安裝工藝水平、調(diào)試中分析解決問(wèn)題的能力以及創(chuàng)新精神等)；3.總結(jié)報(bào)告；4.答辯情況(課題的論述和回答問(wèn)題的情況)；5.設(shè)計(jì)過(guò)程中的學(xué)習(xí)態(tài)度、工作作風(fēng)和科學(xué)精神。 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 年 月 日一、課程設(shè)計(jì)(綜合實(shí)驗(yàn))的目的

6、與要求1.目的： 1.1綜合實(shí)驗(yàn)是教學(xué)中必不可少的重要環(huán)節(jié)，通過(guò)綜合實(shí)驗(yàn)鞏固、深化和擴(kuò)展學(xué)生的理論知識(shí)與初步的專(zhuān)業(yè)技能，提高綜合運(yùn)用知識(shí)的能力，逐步增強(qiáng)實(shí)際工程訓(xùn)練。 1.2注重培養(yǎng)學(xué)生正確的設(shè)計(jì)思想，掌握綜合實(shí)驗(yàn)的主要內(nèi)容、步驟和方法。 1.3培養(yǎng)學(xué)生獲取信息和綜合處理信息的能力、文字和語(yǔ)言表達(dá)能力以及協(xié)作工作能力。 1.4提高學(xué)生運(yùn)用所學(xué)的理論知識(shí)和技能解決實(shí)際問(wèn)題的能力及其基本工程素質(zhì)。2.要求： 2.1使用移位寄存器設(shè)計(jì)一個(gè)彩燈控制電路。 2.2實(shí)驗(yàn)要求實(shí)現(xiàn)三種花型變換 以某種節(jié)拍按一定規(guī)律改變彩燈的輸入電平值，控制彩燈的亮與滅，按預(yù)定規(guī)律顯示一定的花型。花型1：8路彩燈從左至右順次漸

7、亮，全亮后逆序漸滅；循環(huán)兩次。 花型2：8路彩燈從中間到兩邊對(duì)稱(chēng)地逐次漸亮，全亮后仍由中間到兩邊逐次漸滅；循環(huán)兩次。花型3：8路彩燈分兩半，從左至右順次漸亮，全亮后則滅，循環(huán)三次。 2.3要求慢節(jié)拍和快節(jié)拍各循環(huán)一次。 二、設(shè)計(jì)框圖及電路系統(tǒng)概述2.1明確設(shè)計(jì)要求。設(shè)彩燈控制器輸出為1時(shí)可以點(diǎn)亮彩燈，為0時(shí)不能點(diǎn)亮，根據(jù)原題要求列出彩燈一次總循環(huán)的狀 態(tài)列表。考慮到74X194能左移、右移、清零或并行置數(shù)，可滿(mǎn)足題目的要求，兩片74X194共有8個(gè)輸出信號(hào)，分別控制8路彩燈。由于一次花型循環(huán)實(shí)為63拍，再加一拍清零共64拍，此外，設(shè)計(jì)還要求慢節(jié)拍和快節(jié)拍各循環(huán)一次，所以總共需要128拍。對(duì)彩燈

8、的控制信號(hào)來(lái)說(shuō)，需要的狀態(tài)數(shù)實(shí)為64個(gè)。當(dāng)一次循環(huán)完成后，需要一個(gè)信號(hào)改變所選的時(shí)鐘的頻率。2.2由以上的分析，可將電路分為三部分： 圖2.1 電路系統(tǒng)概述節(jié)拍產(chǎn)生電路花型產(chǎn)生電路控制電路產(chǎn)生電路 三、各單元電路的設(shè)計(jì)方案及原理說(shuō)明、參數(shù)計(jì)算3.1設(shè)計(jì)方案彩燈控制器的對(duì)外接口信號(hào)示意圖如圖3.1所示。Qh3彩燈控制器QfQgQe復(fù)位信號(hào)QdQc時(shí)鐘信號(hào)接彩燈QbQa圖3.1 彩燈控制器的對(duì)外接口信號(hào)示意圖設(shè)彩燈控制器輸出為1時(shí)可以點(diǎn)亮彩燈，為0時(shí)不能點(diǎn)亮彩燈。根據(jù)原題要求列出彩燈控制器的各花型的狀態(tài)列表，花型1的狀態(tài)列表如表3.2所示，花型2的狀態(tài)列表如表3.3所示，花型3的狀態(tài)列表如表3.4

9、所示。表3.5為一次總循環(huán)所需要的狀態(tài)列表，其中加入了第64個(gè)狀態(tài)并規(guī)定為清零，是為了使?fàn)顟B(tài)總數(shù)等于26，以簡(jiǎn)化控制器電路。表3.2 彩燈控制器一次總循環(huán)的狀態(tài)列表時(shí)鐘周期的序號(hào)狀態(tài)Qh Qg QfQe Qd Qc Qb Qa時(shí)鐘周期的序號(hào)狀態(tài)Qh Qg QfQe Qd Qc Qb Qa初始狀態(tài)00000000330001100011000000034001111002110000003501111110311100000361111111141111000037111001115111110003811000011611111100391000000171111111040000000008

10、1111111141花型2，2遍00011000 911111110420011110010111111004301111110111111100044111111111211110000451110011113111000004611000011141100000047100000011510000000480000000016000000004910001000花型1，2遍171000000050110011001811000000511110111019111000005211111111201111000053花型3，3遍00000000211111100054100010002211

11、111100551100110023111111105611101110241111111157111111112511111110580000000026111111005910001000271111100060110011002811110000611110111029111000006211111111301100000063000000003110000000640000000032000000003.2 確定系統(tǒng)方案和邏輯劃分： 1、64節(jié)拍產(chǎn)生及快慢分頻控制器 2、控制門(mén)電路 3、用移位寄存器構(gòu)成的彩燈信號(hào)生成器3.3 節(jié)拍產(chǎn)生及快慢分頻控制器的設(shè)計(jì)一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)產(chǎn)生電路，其框圖如

12、圖3.6所示，能通過(guò)D觸發(fā)器產(chǎn)生六位二進(jìn)制數(shù)和二選一數(shù)據(jù)選擇器選擇輸出某頻率的時(shí)鐘信號(hào)或它的二分頻信號(hào)，并將信號(hào)傳遞給拍產(chǎn)生器和移位寄存器，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)彩燈快、慢共128節(jié)拍的控制。表3.3：六位二進(jìn)制數(shù)的產(chǎn)生和時(shí)鐘信號(hào)選擇電路 3.3花型產(chǎn)生電路。 把D觸發(fā)器生成的六位二進(jìn)制代碼分別與彩燈的狀態(tài)進(jìn)行劃分，列寫(xiě)各個(gè)狀態(tài)所對(duì)應(yīng)的真值表，最后通過(guò)卡諾圖化簡(jiǎn)得到表達(dá)式。表3.4：控制器的狀態(tài)與74X194芯片的控制信號(hào)的關(guān)系表節(jié)拍 移位寄存器74X194（2）移位寄存器74X194（1）1-4000000-000011左移， 左移， 5-8000100-000111左移， 左移， 9-12001000

13、-001011右移， 右移，13-16001100-001111右移， 右移， 17-20010000-010011左移， 左移， 21-24010100-010111左移， 左移， 25-28011000-011011右移， 右移， 29-32011100-011111右移， 右移， 33-36100000-100011右移， 左移， 37-40100100-100111右移， 左移， 41-44101000-101011右移， 左移， 45-48101100-101111右移， 左移， 49-52110000-110011左移， 左移， 53110100清零清零54-57110101-11

14、1000左移， 左移， 58111001清零清零59-62111010-111101左移， 左移， 63-64111110-111111清零清零列出狀態(tài)表，經(jīng)卡諾圖化簡(jiǎn)后，可得到控制信號(hào)和狀態(tài)量的關(guān)系： = +3.4把各部分電路連接，形成了完整的電路圖 ： 四、調(diào)試過(guò)程及結(jié)果分析 4.1第一次連接完畢后不顯示花型，產(chǎn)生二進(jìn)制數(shù)的D觸發(fā)器接線(xiàn)出現(xiàn)問(wèn)題。4.2彩燈顯示狀態(tài)與要求不相符，74LS194D控制信號(hào)連接出現(xiàn)錯(cuò)誤，反復(fù)糾正后正確。4.3彩燈顯示狀態(tài)不佳，多組嘗試不同頻率的時(shí)鐘脈沖后得到理想的結(jié)果。五、設(shè)計(jì)、安裝及調(diào)試中的體會(huì) 5.1要想形成一個(gè)正確的解答過(guò)程需要反復(fù)研究題目，不斷嘗試，此次實(shí)驗(yàn)在二選一數(shù)據(jù)選擇器實(shí)現(xiàn)輸入不同頻率脈沖信號(hào)的電路設(shè)計(jì)上，起初不知道怎么把脈沖信號(hào)接入電路，在不斷分析，反復(fù)讀題，列寫(xiě)狀態(tài)，后終于成功。5.2設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)狀態(tài)較多，需要認(rèn)真、耐心做下去，并且在出現(xiàn)問(wèn)題后要及時(shí)找出想辦法解決。 5.3實(shí)驗(yàn)元件比較多，結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，在連接時(shí)經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤，需要我們認(rèn)真核對(duì)表達(dá)式，在連線(xiàn)時(shí)不要過(guò)分移動(dòng)鼠標(biāo)，因?yàn)榫€(xiàn)頭越多，不小心的觸碰出現(xiàn)的叉線(xiàn)將會(huì)導(dǎo)致錯(cuò)誤。5