数电彩灯

课程设计报告课程名称数字电子技术课题名称彩灯控制器专业电气工程及其自动化班级1284班学号33姓名汪文龙指导教师张向华2014年12月5日湖南工程学院课程设计任务书课程名称：数字电子技术题目：彩灯控制器专业班级：电气工程及其自动化1284 班学生姓名：汪文龙学号：33指导老师：张向华审批：任务书下达日期2014年11月24日设计完成日期2014年12月 5 日设计内容与设计要求一、任务与要求：设计一个彩灯控制器，要求如下：1．有8只彩灯（用发光二极管代替）。

2．自左至右或顺时针逐次点亮至全亮，然后逐次熄灭至全灭。

3．自右至左或逆时针逐次点亮至全亮，然后逐次熄灭至全灭。

4．闪烁，8只灯同亮、同灭、同亮、同灭。

5. 自主设计一个彩灯花样。

5. 按2、3、4、5循环工作。

二、设计要求：1．电路设计要求思路清晰，给出整体设计框图和总电路图；2．单元电路设计，给出具体设计思路和电路；3．采用EWB、protous、multism中任一软件对电路进行仿真。

4．安装、调试电路；5．写出设计报告；主要设计条件1.提供调试实验室；2.提供调试面板，元件；目录一．设计总体思路，基本原理和框图（总电路图） (6)1.1、总体思路： (6)1.2基本原理 (7)1.3总电路图 (9)二、单元路设计电 (10)2.1双向移位寄存器的设计 (10)2.2二进制计数器与逻辑组合电路的设计... 错误！未定义书签。

三、仿真波形 .................................................... 错误！未定义书签。

3.1彩灯输出波形 ......................................... 错误！未定义书签。

3.2芯片74LS161连接四或门时输出波形.. 错误！未定义书签。

四、安装与调试步骤 (12)五、故障分析与电路改进 (14)六、总结与体会 (15)七、附录（元器件清单） (16)八、参考文献 (17)一．设计总体思路，基本原理和框图（总电路图）1.1、总体思路：这次课题的主要任务是让8个彩灯按照约定的顺序和花样运行。

首先是让彩灯从左到右依次亮，然后接着从右到左灭。

这个要通过芯片74LS194控制双向移位，使S0与S1按照1 0左移，0 1右移。

然后，闪烁下，利用CLK依次接高电平和低电平，令S1、S0保持1，并行输入，使8盏彩灯同亮同灭两次。

而以上只能手动分别控制，只有接上74LS161芯片，运用计数器的优势，控制灯亮灯灭的时间和连续的顺序，而四个状态的实现还得通过与门、或门和非门的连接才能实现。

这里我们采用有限的芯片74LS08，74LS04和74LS32等联合作用，使主体芯片正常运行，最后实现8个彩灯的四种状态运行。

1.2 基本原理控制彩灯的四种状态，即左往右依次亮——右往左依次灭——全亮——全灭。

（其中全亮全灭重复一次）从各种状态可以看出，此系统最重要的芯片就是双向移位寄存器74LS194，它具有左右移位的功能，同时还有保持和并行输入的功能。

当然要控制彩灯亮与灭的花样与顺序还得靠二进制同步计数器74LS161来驱动，使相应的时间间隔为0.5秒。

而期间，大量的与门、或门还有非门的运用也是至关重要的，它们的选择与控制直接关系到整个彩灯的系统的运行。

双向移位寄存器74LS194功能表：双向移位寄存器74LS161功能表：1.3总电路图各种状态彩灯输出左右移位与同亮同灭的控制同步二进制计数器时钟控制脉冲信号的输入1.3总电路图二、单元路设计电2.1 双向移位寄存器的设计Q0～Q3为并行输出端；CP――为时钟脉冲输入端；S R――右移串行输入端；――为直接无条件清零端；S L－－左移串行输入端；S1、S0――操作模式控制端。

为满足八个彩灯的亮与灭，将两个74LS194并连起来，形成多位双向寄存器的控制。

做法很简单，只需将其中一片的Q3接至另一片的S R端，而将另一片的Q0接到这一片的S L，同时把两片的S1,S0,CLK和R D分别并联就行了。

总电路输出变化四、安装与调试步骤首先在指定软件上仿真所设计的电路图，在这里指出，我们用的是multisim11.0；然后先在软件上进行仿真运行，成功后，就准备接通实际电路的材料，最后进行连接通电试验。

具体步骤如下：一、准备所需芯片74LS194、74LS161、74LS08、74LS04、74LS32（各多留出几个以备不时之需）、导线面、包板、电子综合实验仪。

在准备好这些东西后，要测试芯片看是否能正常工作，检查导线是否导通，根据所给面包板的规格，设置好各芯片的摆放位置，最后检查各芯片与面包板是否接触良好，若有差错立即更换二、根据电路图中所示功能分为两大块，分别是移位功能块和计数器功能块，期间靠逻辑组合电路相连。

三、移位功能模块最直接的连线点就是194的QA、QB、QC、QD 四个输出点直接连上发光二极管，时钟信号与脉冲相连；高低电平分别接到相应端口，两个194的联接，只需将其中一片的Q3接至另一片的SR端，而将另一片的Q0接到这一片的SL，同时把两片的S1,S0,CLK和RD分别并联就行了。

四、计数器与逻辑组合功能的实现只要将各个与门、非门和或门按所设计的电路连接就好，注意门电路和194与161之间的连接，由于混合交错，所以，连接的时候，要从一个起点端口开始，直到顺利到达终点端口，然后一一对应，还有每个161的四个输入端口全部接地，这是用不到的。

两个始能端ENP和ENT注意接法。

五、完成所有安装连线后，再次检查全局的连线是否松动或错接。

启动开关，通电后，按动脉冲按钮，观察是否按照所设记的路线运行，随时根据实验现象调动脉冲速度和频率大小等，直到出现八个彩灯从左往右亮——从右往左灭——全亮——全灭——全亮——全灭的满意结果。

五、故障分析与电路改进故障分析：在这次课程设计当中，主体电路的设计，是最让我们头痛的。

简单的主体芯片我们都没问题，关键是怎么实现移位和全亮全灭的自动控制。

刚开始我们只仿真出一个芯片的一组彩灯变化，然后才试着弄两个194并联来实现八个彩灯的变化当实现自动控制的时候，是靠161和各个门电路的组合才完成的，可是我们接好电路的时候，彩灯刚开始没按我们的要求亮，有的是常亮，我们改变了高低电平的接法，才使之正常；后来还出现彩灯亮灭要隔很长时间，没按照要求中间间隔0.5秒，后来检查才发现是频率的关系，把它调成200HZ时，实现正常运转。

电路改进：此次电路的仿真由于没能灵活运用所学，故而以完成任务为主，在成功实现彩灯一个周期的正确变化后，由于时间与知识的掌握不充分，是整个电路没能实现正确的循环控制，我们需要改进的就是使彩灯按照我们设计的花样进行循环运行。

六、总结与体会此次课程设计历时两周，我们小组用了将近一周的时间才将主体电路设计出来，大家査书的査书，上网的上网，实验的实验，分工合作，最后出图才是苦尽甘来。

图出来后，我们最为纠结的就是实验箱的连线实体操作，由于是旧线与老箱子，所以连线不那么顺利，不是遇到线头松动就是接触不良，所以我们组接线时拔了重做的不在少数，多的重接了十次，少的也有两次。

不过最后，大家还是顺利地完成了整个实验。

在我看来，这次课程设计不仅仅是对所学知识的考察，更是对我们团队精神的考验。

要不是我们这个团队的默契配合，融洽相处，怎么能得到如此完美的结果？所以，我们在收获知识的同时，我们还收获了喜悦，收获了友谊，收获了成功！通过这次课程设计，我懂得理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，应该将把所学的理论知识与实践相结合起来，从实践中得出结论，才能真正获得知识的精华，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。

往后的日子里，我们遇到困难绝不能退缩，我们只有披荆斩棘，奋力向前，运用一切能调动的智慧与知识，才能让所遇到的困难迎刃而解。

七、附录（元器件清单）元件名称及型号数量4位双向移位寄存器（双向两个存取）74LS194两个4位二进制同步计数器（异步清除）74LS161四2输入与门74LS08 三个六反向器74LS04 一个四2输入或门74LS32 四个电子综合实验仪一台面包板一块导线若干四2输入与门三个八、参考文献《数字电子技术基础》康华光编著高等教育出版社《电子技术基础实验、设计与仿真》贾更新编著郑州大学出版社。

电气与信息工程系课程设计评分表评价项目优良中及格差设计方案的合理性与创造性(10%)硬件设计或软件编程完成情况(10%)硬件测试或软件调试结果*(10%)设计说明书质量(10%)设计图纸质量(10%)答辩汇报的条理性和独特见解(10%)答辩中对所提问题的回答情况(10%)完成任务情况(10%)独立工作能力(10%)出勤情况（10%）综合评分指导教师签名：________________日期：________________ 注：①表中标*号项目是硬件制作或软件编程类课题必填内容；②此表装订在课程设计说明书的最后一页。

课程设计说明书装订顺序：封面、任务书、目录、正文、评分表、附件（非16K大小的图纸及程序清单）。