四路彩灯显示系统
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表2:74LS93功能表
输入
输出
功能说明
CP0 CP1
××
××
1 1
1 1
0 0 0 0
异步置0
CP↓ ↓
0×
×0
0000--1111
4位二进制计数
图三 74LS93模十二计数器电路
表3 模十二计数器
输入
I
输出
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
0 0 0 0
0 0 0 1
0 0 1 0
0 0 1 1
系统控制流程图及显示系统结构框图如下图所示：
2、分频及节拍控制电路
用74LS93设计一个模12计数器，其功能表如表3所示。设计电路如图三所示，其功能如表2所示。其中，节拍控制可由 、 的跳变分为三个节拍：当 输出为0， 输出为0时，实现彩灯渐亮；当 输出为0， 输出为1时，实现彩灯渐亮灭；当 输出为1时，将周期为一秒的时钟脉冲直接加到输出显示端。
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。
（3）彩灯可用发光二极管（LED）模拟。
二、设计思路
四路彩灯既有四路输出，设依次为 、 、 、 ，若“1”表示灯亮，“0”表示灯灭，由课题要求可知四路彩灯显示系统要求如下表1所示的输出显示。
表1 四路彩灯输出显示
说 明
输 出
所用时间
开机初态
三、设计方案
1、设计分析
分析以上设计任务，该控制系统完成如图1所示的控制流程，系统结构框图如图2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。
表4：74LS194的功能表
输 入
输 出
功 能
/CR
S1
S0
CP
SL
SR
D0 D1 D2 D3
Q0 Q1 Q2 Q3
0
×
×
×
×
×
×
×
×
×
0
0ຫໍສະໝຸດ Baidu
0
0
清 零
1
1
1
↑
×
×
d0
d1
d2
d3
d0
d1
d2
d3
送 数
1
0
1
↑
×
1
×
×
×
×
1
Q0n
Q1n
Q2n
右 移
1
1
0
↑
0
×
×
×
×
×
Q1n
Q2n
Q3n
0
左 移
图四图五
4、 四路彩灯系统程序表
说明
输出
时间
开机状态
0 0 0 0
1 1 1 1
4s
0 0 0 0
4s
1 1 1 1
1 1 1 1
0 0 0 0
0 0 0 0
4s
5、四路彩灯电路仿真原理图
四、设计总结与心得
通过这次课程设计，我巩固了所学知识，进一步加深了自己对数字逻辑电路的理解。
首先是四路彩灯电路的设计，我发现自己对芯片的功能还是不太了解，后来又重新查了一遍，选择了合适的芯片。但又在连线时出了问题，出了问题并不重要，重要的是让自己冷静下来，用心去找出问题的所在。然后用自己所学知识解决问题。其次是电路的连接，在连接的时候先要检查芯片、电线等。在连接的时候也要非常的细心，而且要有耐心，只要接错一根，就前功尽弃了。因此，要学会耐心细致的做一件事，不要毛躁，不要粗心。当然，和别人的合作也非常重要。
一、设计任务和要求
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,然后同时灭0.5秒,要进行四次,所需时间也为4s。
0 0 0 0
1 1 1 1
0 0 0 0
0.5s
0.5s
0.5s
0.5s
0.5s
0.5s
0.5s
0.5s
由上表可知，需要一个分频器起节拍产生和控制作用，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用一个模12计数器来完成；彩灯渐亮、渐灭可以用器件的左移、右移功能来实现，因此可选用移位寄存器74194来完成。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。
0 1 0 0
0 1 0 1
0 1 1 0
0 1 1 1
1 0 0 0
1 0 0 1
1 0 1 0
1 0 1 1
1 1 0 0
1 1 0 1
3、彩灯控制电路及显示电路
彩灯的渐亮和渐灭可通过移位寄存器74LS194实现，74LS194的功能表如表3所示。通过控制S0和S1实现右移、左移和送数，通过控制CR控制清零。74LS93的 和 经过一个或门接入74LS194的S1端， 和 的非接入74LS194的S0端可分别实现四路彩灯的渐亮和渐灭，共需8秒，其电路连接如图四所示，当下一个时钟脉冲来临时，194芯片任实现左移，但此时通过一个与门将时钟直接接到输出显示端，实现彩灯的第三节拍，其电路连接及彩灯显示如图五所示。
0 0 0 0
第一节拍
逐次渐亮
1 0 0 0
1 1 0 0
1 1 1 0
1 1 1 1
1s
1s
1s
1s
第二节拍
逆序渐灭
1 1 1 0
1 1 0 0
1 0 0 0
0 0 0 0
1s
1s
1s
1s
第三节拍
同时亮0.5s，然后同时灭0.5s，进行四次
1 1 1 1
0 0 0 0
1 1 1 1
0 0 0 0
1 1 1 1
最后，我要感谢学校给我们这样的实践机会，也感谢老师对我们的耐心教导。总之，这次设计，让我体会到了团队合作的重要性，加深了我对电子电路设计的了解。
输入
输出
功能说明
CP0 CP1
××
××
1 1
1 1
0 0 0 0
异步置0
CP↓ ↓
0×
×0
0000--1111
4位二进制计数
图三 74LS93模十二计数器电路
表3 模十二计数器
输入
I
输出
0
1
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3
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7
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10
11
12
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0 0 1 0
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系统控制流程图及显示系统结构框图如下图所示：
2、分频及节拍控制电路
用74LS93设计一个模12计数器，其功能表如表3所示。设计电路如图三所示，其功能如表2所示。其中，节拍控制可由 、 的跳变分为三个节拍：当 输出为0， 输出为0时，实现彩灯渐亮；当 输出为0， 输出为1时，实现彩灯渐亮灭；当 输出为1时，将周期为一秒的时钟脉冲直接加到输出显示端。
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。
（3）彩灯可用发光二极管（LED）模拟。
二、设计思路
四路彩灯既有四路输出，设依次为 、 、 、 ，若“1”表示灯亮，“0”表示灯灭，由课题要求可知四路彩灯显示系统要求如下表1所示的输出显示。
表1 四路彩灯输出显示
说 明
输 出
所用时间
开机初态
三、设计方案
1、设计分析
分析以上设计任务，该控制系统完成如图1所示的控制流程，系统结构框图如图2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。
表4：74LS194的功能表
输 入
输 出
功 能
/CR
S1
S0
CP
SL
SR
D0 D1 D2 D3
Q0 Q1 Q2 Q3
0
×
×
×
×
×
×
×
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0ຫໍສະໝຸດ Baidu
0
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清 零
1
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×
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d0
d1
d2
d3
d0
d1
d2
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送 数
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×
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右 移
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×
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×
Q1n
Q2n
Q3n
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左 移
图四图五
4、 四路彩灯系统程序表
说明
输出
时间
开机状态
0 0 0 0
1 1 1 1
4s
0 0 0 0
4s
1 1 1 1
1 1 1 1
0 0 0 0
0 0 0 0
4s
5、四路彩灯电路仿真原理图
四、设计总结与心得
通过这次课程设计，我巩固了所学知识，进一步加深了自己对数字逻辑电路的理解。
首先是四路彩灯电路的设计，我发现自己对芯片的功能还是不太了解，后来又重新查了一遍，选择了合适的芯片。但又在连线时出了问题，出了问题并不重要，重要的是让自己冷静下来，用心去找出问题的所在。然后用自己所学知识解决问题。其次是电路的连接，在连接的时候先要检查芯片、电线等。在连接的时候也要非常的细心，而且要有耐心，只要接错一根，就前功尽弃了。因此，要学会耐心细致的做一件事，不要毛躁，不要粗心。当然，和别人的合作也非常重要。
一、设计任务和要求
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,然后同时灭0.5秒,要进行四次,所需时间也为4s。
0 0 0 0
1 1 1 1
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0.5s
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由上表可知，需要一个分频器起节拍产生和控制作用，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用一个模12计数器来完成；彩灯渐亮、渐灭可以用器件的左移、右移功能来实现，因此可选用移位寄存器74194来完成。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。
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3、彩灯控制电路及显示电路
彩灯的渐亮和渐灭可通过移位寄存器74LS194实现，74LS194的功能表如表3所示。通过控制S0和S1实现右移、左移和送数，通过控制CR控制清零。74LS93的 和 经过一个或门接入74LS194的S1端， 和 的非接入74LS194的S0端可分别实现四路彩灯的渐亮和渐灭，共需8秒，其电路连接如图四所示，当下一个时钟脉冲来临时，194芯片任实现左移，但此时通过一个与门将时钟直接接到输出显示端，实现彩灯的第三节拍，其电路连接及彩灯显示如图五所示。
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第一节拍
逐次渐亮
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1s
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第二节拍
逆序渐灭
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第三节拍
同时亮0.5s，然后同时灭0.5s，进行四次
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最后，我要感谢学校给我们这样的实践机会，也感谢老师对我们的耐心教导。总之，这次设计，让我体会到了团队合作的重要性，加深了我对电子电路设计的了解。