8路彩灯控制系统电路设计
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《8 路彩灯控制电路设计》 课程设计报告
专 业： 班 级： 姓 名： 学 号： 指导教师：
2014 年 6 月 25 日
目录
1.课程设计的目的·········································1 2. 课程设计题目描述和要求································1 3. 电路设计··············································1 4.设计过程中遇到的问题及解决办法·························7 5.结论与体会·············································8 附表 参考书目············································9
1. 课程设计目的
1.熟悉仿真软件 Multisim ,使用软件经行电路仿真； 2.掌握数字电路课程学习的常见芯片的功能，熟悉其工作原理； 3.了解数字系统设计的基本思想和方法，学会科学的分析问题、解决问题； 4.增强学生动手能力，增加学生理论和实践结合的机会。
2. 课程设计题目描述和要求
设计题目 八路彩灯控制电路设计，即设计并制作 8 路彩灯控制电路，用以控制 8 个 LED 按照不同的花色闪烁 设计要求 1． 接通电源，电路开始工作，LED 灯闪烁； 2．LED 灯按照事先设计的方式工作，要求闪烁的模式不能少于三种模式
用两片 74LS194N 分别对四个彩灯经行编码，编码器的 Multisim 仿真电路图 如图 3.2.2 所示。
图 3.2.2 编码器的 Multisim 仿真电路图
编码器选用的是 2 片 4 位双向移位寄存器 74LS194N 组成 2 个环形计数器， 74LS194N 的特性表见附表 3.1.2。
S S S 连接 。U6 片 74LS194N 的 端口与 U5 片 74L194N 端口和节拍脉冲是异或
（报告正文部分）：
图 3.2.1 彩灯控制器原理图 编码器根据花型按节拍输出 8 路编码信号，控制彩灯按规定的规律亮、灭； 控制器为编码器提供所需的节拍脉冲及控制信号，控制整个系统的工作；脉冲信 号发生器为系统提供时钟脉冲信号。
3.2.2 器件的选择
74LS194N·························································2 片 74LS161N·························································2 片 74LS04D ·························································6 片 74LS76D ·························································1 片 时钟电压源·······················································1 个 VCC（5V）·························································3 个
表 3.1.1 8 路彩灯输出状态编码表
节拍脉冲
Q0 Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q7
花型Ⅰ
花型Ⅱ
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3.2 设计原理 3.2.1 系统的逻辑功能分析
彩灯控制电路的原理框图如图 3.2.1 所示，它主要由控制器、编码器和脉冲 信号发生器等部分组成。
3.3 设计方案
（1）编码器的设计。分析表 3.1.1，实现花型Ⅰ时前四位 Q0 Q1 Q2 Q3 为左 移环形计数器的规律，后四位 Q4 Q5 Q6 Q7 为左移环形计数器的规律；实现花型 Ⅱ时前四位 Q0 Q1 Q2 Q3 为左移环形计数器的规律，后四位 Q4 Q5 Q6 Q7 为右移环 形计数器的规律；实现花型Ⅲ时前四位 Q0 Q1 Q2 Q3 为右移环形计数器的规律， 后四位 Q4 Q5 Q6 Q7 为右移环形计数器的规律；实现花型Ⅳ时前四位 Q0 Q1 Q2 Q3 为右移环形计数器的规律，后四位 Q4 Q5 Q6 Q7 为左移环形计数器的规律。
图 3.2.2 中两片 74LS194N 的工作方式控制信号 S0、S1 由控制器控制。U5 片
74L194N 数据左移串行输入端 SL=Q ,右移串行输入端 SR=Q 。U6 片 74L194N
0
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数据左移串行输入端 SL=Q 右移串行输入端 SR=Q 。U5 片 74L194N 的工作方
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S 式控制端 和节拍脉冲是 D 触发器的逻辑关系，即在节拍脉冲通过 D 触发器后 1
3. 电路设计 3.1 闪烁花型设计
花型Ⅰ：8 路彩灯分成两半从右到左依次点亮，全亮后再从右到左依次熄灭。 花型Ⅱ：8 路彩灯由中间到两边对称的依次点亮，全亮后仍由中间到两边对 称熄灭。 花型Ⅲ：8 路彩灯分成两半从左到右依次点亮，全亮后再从左到右依次熄灭。 花型Ⅳ：8 路彩灯由两边到中间对称的依次点亮，全亮后仍由两边到中间对 称熄灭。 花型状态编码表如表 3.1.1 所示。 每种花型连续循环两次，四种花型轮流交替，为了更好的显示结果本文用指 示灯模拟彩灯。
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专 业： 班 级： 姓 名： 学 号： 指导教师：
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目录
1.课程设计的目的·········································1 2. 课程设计题目描述和要求································1 3. 电路设计··············································1 4.设计过程中遇到的问题及解决办法·························7 5.结论与体会·············································8 附表 参考书目············································9
1. 课程设计目的
1.熟悉仿真软件 Multisim ,使用软件经行电路仿真； 2.掌握数字电路课程学习的常见芯片的功能，熟悉其工作原理； 3.了解数字系统设计的基本思想和方法，学会科学的分析问题、解决问题； 4.增强学生动手能力，增加学生理论和实践结合的机会。
2. 课程设计题目描述和要求
设计题目 八路彩灯控制电路设计，即设计并制作 8 路彩灯控制电路，用以控制 8 个 LED 按照不同的花色闪烁 设计要求 1． 接通电源，电路开始工作，LED 灯闪烁； 2．LED 灯按照事先设计的方式工作，要求闪烁的模式不能少于三种模式
用两片 74LS194N 分别对四个彩灯经行编码，编码器的 Multisim 仿真电路图 如图 3.2.2 所示。
图 3.2.2 编码器的 Multisim 仿真电路图
编码器选用的是 2 片 4 位双向移位寄存器 74LS194N 组成 2 个环形计数器， 74LS194N 的特性表见附表 3.1.2。
S S S 连接 。U6 片 74LS194N 的 端口与 U5 片 74L194N 端口和节拍脉冲是异或
（报告正文部分）：
图 3.2.1 彩灯控制器原理图 编码器根据花型按节拍输出 8 路编码信号，控制彩灯按规定的规律亮、灭； 控制器为编码器提供所需的节拍脉冲及控制信号，控制整个系统的工作；脉冲信 号发生器为系统提供时钟脉冲信号。
3.2.2 器件的选择
74LS194N·························································2 片 74LS161N·························································2 片 74LS04D ·························································6 片 74LS76D ·························································1 片 时钟电压源·······················································1 个 VCC（5V）·························································3 个
表 3.1.1 8 路彩灯输出状态编码表
节拍脉冲
Q0 Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q7
花型Ⅰ
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3.2 设计原理 3.2.1 系统的逻辑功能分析
彩灯控制电路的原理框图如图 3.2.1 所示，它主要由控制器、编码器和脉冲 信号发生器等部分组成。
3.3 设计方案
（1）编码器的设计。分析表 3.1.1，实现花型Ⅰ时前四位 Q0 Q1 Q2 Q3 为左 移环形计数器的规律，后四位 Q4 Q5 Q6 Q7 为左移环形计数器的规律；实现花型 Ⅱ时前四位 Q0 Q1 Q2 Q3 为左移环形计数器的规律，后四位 Q4 Q5 Q6 Q7 为右移环 形计数器的规律；实现花型Ⅲ时前四位 Q0 Q1 Q2 Q3 为右移环形计数器的规律， 后四位 Q4 Q5 Q6 Q7 为右移环形计数器的规律；实现花型Ⅳ时前四位 Q0 Q1 Q2 Q3 为右移环形计数器的规律，后四位 Q4 Q5 Q6 Q7 为左移环形计数器的规律。
图 3.2.2 中两片 74LS194N 的工作方式控制信号 S0、S1 由控制器控制。U5 片
74L194N 数据左移串行输入端 SL=Q ,右移串行输入端 SR=Q 。U6 片 74L194N
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数据左移串行输入端 SL=Q 右移串行输入端 SR=Q 。U5 片 74L194N 的工作方
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S 式控制端 和节拍脉冲是 D 触发器的逻辑关系，即在节拍脉冲通过 D 触发器后 1
3. 电路设计 3.1 闪烁花型设计
花型Ⅰ：8 路彩灯分成两半从右到左依次点亮，全亮后再从右到左依次熄灭。 花型Ⅱ：8 路彩灯由中间到两边对称的依次点亮，全亮后仍由中间到两边对 称熄灭。 花型Ⅲ：8 路彩灯分成两半从左到右依次点亮，全亮后再从左到右依次熄灭。 花型Ⅳ：8 路彩灯由两边到中间对称的依次点亮，全亮后仍由两边到中间对 称熄灭。 花型状态编码表如表 3.1.1 所示。 每种花型连续循环两次，四种花型轮流交替，为了更好的显示结果本文用指 示灯模拟彩灯。
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