课程设计-数字逻辑课程设计

数字电路课程设计（学年设计、学年论文）任务书

学院计算机与信息工程学院专业网络工程

课程名称数字电路题目四路彩灯显示电路系统

的设计

完成期限自2013年12月1日至2014年1月5日共5周

内容及任务一、项目的目的

（1）加深对电子线路的基本知识的了解和对电路的构建；

（2）通过对问题的分析，选取相关的原件，系统设计，把实际问题转化为仿真电路问题；

（3）提高团队的合作能力和动手能力；

二、项目任务的主要内容和要求

（1）设计四路彩灯显示电路，接通电源后，彩灯可以自动按预先设置闪烁；

（2）设置的彩灯花型由三个节拍组成

第一节拍：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0.5秒，然后同时变暗，进行四次，所需时间也是四秒。

（3）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。

三、项目设计（研究）思路

系统主要包括脉冲源、分频器、节拍控制器等，脉冲源采用秒脉冲发生器，用以提供频率为1Hz的时钟信号；分频器将1Hz的时钟信号四分频，用以产生0.25Hz（即4S）的时钟信号；节拍控制器产生三个节拍循环的控制信号；节拍程序执行器完成在每个节拍下的系统动作，即数据的左移、右移和送数功能，可以使用双向通用移位寄存器74LS194完成；显示电路完成系统循环演示的指示，可以用发光二极管模拟。

四、具体成果形式和要求

具体成果：四路彩灯显示电路系统和设计文档；

其要求：设计思路清晰，给出整体设计框图；设计个单元电路，给出具体设计思路、电路器件。

进度安排

起止日期工作内容

12.1-12.10 选题，组员分工，明确任务，查找相关资料。

12.11-12.20 绘制电路原理图。

12.21-12.30 运行、调试。

12.31-1.3 编写课程设计报告、答辩。

主要参考资料[1]康华光主编.电子技术基础（数字部分)第五版.高等教育出版社。

[2]康华光主编.电子技术基础（模拟部分)第五版.高等教育出版社。

[3]蔡惟铮《数字电子线路基础》[M]哈尔滨，哈尔滨工业大学出版社。

[4]吕思忠《数字电路实验与课程设计》哈尔滨工程大学出版社。

[5]谢自美《电子线路设计》华中理工大学出版社。

指导教师

意见

（签字）：×年×月×日

系（教研室）

主任意见

（签字）：×年×月×日

数字电路设计说明书（或论文）

学院名称：计算机与信息工程学院

班级名称：12网工1

学生姓名：陈光辉金双双汪小龙方黎明任祥吕海涛

学号：

题目：四路彩灯显示电路系统的设计

指导教师

姓名：温卫敏

起止日期：2013.12.1至2014.1.3

第一部分：正文部分

一、选题背景

随着人们生活环境的不断改善和美化，在许多场合可以看到彩色霓虹灯。LED 彩灯由于其丰富的灯光色彩，低廉的造价以及控制简单等特点而得到了广泛的应用，用彩灯来装饰街道和城市建筑物已经成为了一种时尚。

二、 相关知识

1.系统设计方案

分析设计任务可知，系统结构框图如图2.1所示。其中脉冲源采用秒脉冲发生器，用以提供频率为1Hz 的时钟信号；分频器将1Hz 的时钟信号四分频，用以产生0.25Hz （即4S ）的时钟信号；节拍控制器产生三个节拍循环的控制信号；节拍程序执行器完成在每个节拍下的系统动作，即数据的左移、右移和送数功能，可以使用双向通用移位寄存器74LS194完成；显示电路完成系统循环演示的指示，可以用发光二极管模拟。

系统控制流程图及控制系统结构框图如图2.1所示：

图2.1 四路彩灯控制系统结构框图

(1)方案一

直流稳压电路设计：电源变压器，单桥式整流电路，电容滤波电路，稳压电路。时序脉冲电路设计：555定时器组成多谐振荡器。彩灯控制电路：分频器采节拍控制器 分频器 节拍程序执行器

脉冲源

启

动 显示电路

用74HC163起节拍产生和控制作用。优缺点：使用元件少，电路设计简单；价格相对较高，连线线多。

(2)方案二

直流稳压电路设计：电源变压器，单桥式整流电路，电容滤波电路，稳压电路。时序脉冲电路设计：555定时器组成多谐振荡器。彩灯控制电路：分频器采用两个D 触发器连接成四进制异步减法计数器；采用两个D 触发器和一个与非门构成三进制计数器优缺点：价格相对较低，连接线少；设计偏难，使用元件较多。

(3)方案选择

由于方案二设计需要的元器件较多，设计偏难，因此选用方案一设计控制系统电路。

2.系统芯片选型

（1）555定时器

时序脉冲电路设计：555定时器组成多谐振荡器。555 定时器的功能主要由两个比较器决定。两个比较器的输出电压控制RS 触发器和放电管的状态。在电源与地之间加上电压，当5 脚悬空时，则电压比较器C1 的同相输入端的电压为2VCC /3，C2 的反相输入端的电压为VCC /3。若触发输入端TR 的电压小于VCC /3，则比较器C2 的输出为0，可使RS 触发器置1，使输出端OUT=1。如果阈值输入端TH 的电压大于2VCC/3，同时TR 端的电压大于VCC /3，则C1 的输出为0，C2 的输出为1，可将RS 触发器置0，使输出为0 电平如图2.2所示。

图2.2 555定时器封装图

（2）74HC163

彩灯控制电路：分频器采用74HC163起节拍产生和控制作用。

图2.3 74HC163N_6V

（3）双向通用移位寄存器74LS194

送数功能电路：双向通用移位寄存器如图2.4 所示74LS194，所存的代码能够在移位脉冲的作用下依次位移的寄存器，它是一种可以用二进制形式保存数据的双稳器件,即能左移又能右移的寄存器。

图2.4 74LS194D封装图