8路彩灯控制器设计详细讲解(附图)

8路彩灯控制器设计详细讲解（附图）学校:北华大学

班级:信息 11-2

姓名:王杰

学号:28号

指导教师:曲萍萍

实验日期:2013.5.20—5.24

一、软件内容

二、实习目的和任务三、设计原理过程四、最终设计方案五、实习心得

六、参考文献

一、软件内容

MAX-Plus?开发软件是美国Altera公司自行设计的第三代课编程逻辑器件的EDA开发工具。它是一种与器件结构无关的集成设计环境，提供了灵活和高效的界面，允许设计人员选择各种设计输入方法和工具，能够支持Altera公司的MAX、Classic、FLEX以及ACEX系列的PLD器件。MAX-Plus?开发软件丰富的图形界面和完整的、可即时访问的在线帮助文档，使设计人员能够轻松愉快地学习和掌握MAX-Plus?开发软件，方便地实现设计目的。

MAX-Plus?的特点:1、支持多种操作平台;2、提公开发性的界面;3、提供与PLD 器件结构无关的设计环境;4、提供丰富设计库;5、支持多种输入方式;6、具有高度集成化的开发环境;7、具有模块化的设计工具;8、提供Megacore功能;9、具有Opencore特性

MAX-Plus?的主要功能:1、支持PLD器件;2、支持的设计输入方式;3、提供设计编译;4、提供设计验证;5、提供器件的编程和配置

MAX-Plus?的设计流程:1、设计输入;2、设计检查;3、设计便衣;4、设计仿真;5、器件编程;6、测试验证;7、修改设计。二、实习目的和任务实习目的:1、进一步掌握数字电路课程所学的理论知识。

2、熟悉几种常用集成数字芯片的功能和应用，并掌握其工作原理，

进一步学会使用其进行电路设计。

3、了解数字系统设计的基本思想和方法，学会科学分析和解决问

题。

4、培养认真严谨的工作作风和实事求是的工作态度。

5、数点课程实验是大学中为我们提供的唯一一次动手实践的机会，

增强动手实践的能力。

实习任务:设计一个能实现8路彩灯循环显示的彩灯控制器。具体要

求如下:1、8路彩灯的循环花型如下表所示;2、节拍变

化的时间为0.5s和0.25s，两种节拍交替运行;3、三种

花型要求自动循环显示

移存器输出状态编码表

节拍序号花型1 花型2 花型3 1 00000000 00000000 00000000 2 10000000 00011000 10001000 3 11000000 00111100 11001100 4 11100000 01111110 11101110 5 11110000 11111111 11111111 6 11111000 11100111 01110111 7 11111100 11000011 00110011 8 11111110 10000001 00010001 9 11111111 10 11111110 11 11111100 12 11111000

13 11110000

14 11100000

15 11000000

16 10000000

三、设计原理过程

(1)总体方案的设计; 在方案一的基础上将整体电路分为四块。第一块实现花型的演示;第二块实现花型的控制;第三块实现节拍控制;第四块实现时钟信号的产生。并在部分电路的设计上与方案一采用了完全不同的方法，如花型的控制。

主体框图如下:

根据所提供的实验器材各模块总体思路如下:a、时钟信号CP电路:参见高等教育出版社王淑银主编的《数字电路与逻辑设计》课本P404图10-3-6(a);b、花型控制电路:由161 四位二进制同步计数器完成;c、花型演示电路:由194 双向移位寄存器完成(可左移右移完成花型变化);d、节拍控制电路:节拍变化由151八选一数据选择器完成，节拍的快慢变化可有74双上升沿D触发器完成，它可实现二分频。

(2)单元电路的设计

a、设计所使用的元件及工具:

74LS161(四位二进制同步计数器) -------------------- 2个;

74LS194(移位寄存器) --------------------------- 2个;

74LS151(八选一数据选择器) ------------------------ 1个;

74LS74(双D 触发器) ------------------------------- 1个;

74LS00(四二输入与非门) ------------------- ------1个;

74LS04(与非门) --------------------------------- 1个;

发光二极管----------------------------------- ------8个; b、花型演示电路

由二片移位寄存器194实现。其八个输出信号端连接八个发光二极管，用其输出信号控制发光二级管的亮灭实现花型演示。而花型之间的变化通过花型控制电路的输出即161级联的计数器输出控制(它们由同一个CP脉冲控制)。

c、三种花型变换样式

花型1:从左至右顺次渐亮。全亮后逆序渐灭。

花型2:从中间到两边对称地逐次渐亮，全亮后仍由中间到两边逐次

渐灭。

花型3:8路灯分两半。从左至右渐亮，全亮后，再分两半从左至右

渐灭。

我的设计是每种花型完整显示一遍，所以三种花型完全显示一遍需要的总结拍数为32，即1~16显示第一个花型，17~24显示第二个花型，25~32显示第三个花型。

要用194实现三个花型的连续显示必须对两片194的S1、S0和SL、SR一句节拍的变化进行相应的改变,通过161的输出反馈来控制经过观察每16个CP低位片输出Q1—Q4变化比较频繁,根据变化的花型频率选用高位片的Q5—Q6去控制194的SL、SR、S1、S0的变化从而实现滑行的变化。现将两片194分为低位片1和高位片2，再将其输出端从低位到高位记为L1~L8。列出各花型和其对应的194的

S1、S0、SL、SR的输入信号及节拍控制信号列表如下:(用^Li表示Li的取非) 花型低位片节拍控制信号

SL SR S1 S0 SL SR S1 S0 Q Q DE

^L8 L4 1 X 0 1 X 0 1 00