1、16路循環彩燈設計報告一、 課程設計的目的1、鞏固和加強數字電子技術課程的理論知識。2、掌握電子電路的一般設計方法，了解電子產品研制開發過程。3、掌握電子電路安裝和調試的方法及其故障排除方法，學會用ewb軟件或multisim軟件對電路仿真。4、通過查閱手冊和文獻資料，培養獨立分析問題和解決問題的能力。5、培養創新能力和創新思維。二、 任務的描述用中規模集成電路實現節日彩燈控制電路，主要用計數器、譯碼器、數據分配器和移位寄存器等芯片集成，本次設計特點是用雙色發光二極管，能發出紅色和綠色兩種色光。有以下四種演示花型：花型1： 16路彩燈同時亮滅,亮、滅節拍交替進行。花型2：16路彩燈每次8路燈亮

2、，8路燈滅，且亮、滅相間，交替亮滅。花型3：16路彩燈先從左至右逐路點亮，到全亮后再從右至左逐路熄滅，循環演示。花型4：16路彩燈分成左、右8路，左8路從左至右逐路點亮、右8路從右至左逐路點亮，到全亮后，左8路從右至左逐路熄滅，右8路從左至右逐路熄滅，循環演示。要求彩燈亮、滅一次的時間為2秒，每256秒自動轉換一種花型。花型轉換的順序為：花型1、花型2、花型3、花型4，演出過程循環演示。三、設計任務分析 根據任務要求，可將這次任務分成兩部分，一部分是輸出部分即數據子系統，可用移位寄存器實現外加一個定時器；另一部分是控制電路部分要用數據選擇器。四、具體設計過程的描述 根據彩燈的亮滅規律，為了便于

3、控制，決定采用移位型系統方案，即用移位寄存器模塊的輸出驅動彩燈，彩燈亮、滅和花型的轉換通過改變移位寄存器的工作方式來實現。16路彩燈需要移位寄存器模塊的規模為16位，但為了便于實現花型4的演示花型，將其分為左、右兩個8位移位寄存器模塊LSR8和RSR8。 由于彩燈亮、滅一次的時間為2秒，所以選擇系統時鐘CLK的頻率為05Hz，使亮滅節拍與系統時鐘周期相同。此時，256秒花型轉換周期可以用一個模128的計數器對CLK脈沖計數來方便地實現定時，定時器模塊取名為T256S。 將整個系統分為數據子系統和控制子系統，根據它們各自的不同功能劃分，上述兩個8位移位寄存器模塊LSR8、RSR8和256秒定時器

4、模塊T256S顯然屬于數據子系統，實現數據子系統操作控制功能的部分即為控制子系統，控制器模塊取名為CONTR。為了方便操作，設置一個加電后的手工復位信號RST。當RST有效時，將控制器模塊CONTR置于合適的初始狀態，使其從花型1開始演示；同時將定時器模塊T256S異步清0，使計時電路一開始就能正常工作。循環彩燈的整體結構框圖如下圖所示：圖表 1循環彩燈整體結構框圖 框圖中，CO為定時器模塊T256S的時間到輸出，實際上就是模128計數器的進位輸出，當T256S處于127時，CO為1。DRDL分別為移位寄存器模塊的右移和左移串行數據輸入端，Ml、M0為移位寄存器模塊的方式控制端。當MlM000

5、時，移位寄存器處于保持狀態；當MlM0=01時，移位寄存器處于右移狀態；當MlM010時，移位寄存器處于左移狀態；當MlM011時，移位寄存器處于并行置數狀態。根據規定的彩燈亮滅規律，導出系統控制器的ASM圖，如圖表2系統控制器的ASM圖所示。其中，SRl6為2個8位移位寄存器模塊LSR8和RSR8級聯構成的16位移位寄存器，部分操作符號功能定義如下。 SLO：將括號內指定的移位寄存器模塊左移1位，右側位移入0。 SU：將括號內指定的移位寄存器模塊左移1位，右側位移入1。 SR0：將括號內指定的移位寄存器模塊右移1位，左側位移入0。 SRl：將括號內指定的移位寄存器模塊右移1位，左側位移入1。

6、設計控制算法時，要注意保證判別條件T0(即定時器T256S的時間到輸出Co)只可能在判別它的狀態下能夠為1，否則，系統將不能正常工作。由于本系統中花型1、花型2演示一遍需要2個時鐘周期，花型3演示一遍需要32個時鐘周期，花型4演示一遍需要16個時鐘周期，而每種花型演示時間為128個時鐘周期，所以，只要加電復位后控制器處于So狀態，定時器處于0狀態，且控制器和定時器同步工作，在每種花型的第2個狀態判斷T0的狀態可以滿足時序上的要求。圖表 2系統控制ASM圖256秒定時器模塊T256S可以用兩片74163級聯實現，由于模為128且需要產生進位輸出，所以必須將兩片74163級聯為128進制的程控計數

7、器。對于兩個移位寄存器模塊LSR8和RSR8，可以用74198實現。細化數據子系統結構的控制圖如下圖所示： 我們可以根據循環彩燈的花型變換以及上述數據子系統列出74163的控制激勵表：LD,B1,B0,A1,A0的表達式比較復雜，我選擇用數據選擇器實現，其數據選擇表如下圖所示：QCQBQA(LD)B1B0A1A000011111001T0111101011111011T01T01T0100R00101101T01T01T0110L00110111T01001根據上述數據選擇表畫出循環彩燈控制電路的控制器五、設計方案的確定 六、總結我認為自己在這次實習中收獲很多。剛拿到題目感到很無措，但自知這是

8、課程要求，自己只能硬著頭皮去做。上網查資料，可能是自己選擇的方法不對找到的資料很少，所以自己又將課本譯碼器、數據選擇器等一些芯片的組成和工作原理看了一遍，感覺當你帶著目的去看書，就會有不一樣的收獲，才得到足夠的資料。在確定了所選元器件后，我和同伴進行分工，我進行的是數據子系統部分相關的設計，而他則是控制子系統的相關設計。這樣的分工合作讓我受益頗豐，彼此進行交流會感到從對方那里學到了不少東西。由于是第一次使用對于有些功能還不是十分了解，對軟件的應用不十分熟悉，使元件的排版和線路的布局不十分和諧。雖然在總體過程中進行的還算順利但還是發現自己有許多的不足。我覺得自己對電子設計相關方面的了解所知道的真是太少了，在查資料時有時遇到的東西是自己從未聽說過的，感覺自己就像個