四路彩灯课程设计

湖南第一师范学院课程设计报告

四路彩灯显示系统

起止日期：自2011年12月19日至2011年12月30日

信息科学与工程系

系（部）

Xx

学生姓名

xxxxxxxxxxx

班级

xxxxxxxxxxxx

学号

成绩

xxxxxxxxxx

指导教师(签字)

2011年12月30日

湖南第一师范学院课程设计任务书

2011-2012学年第一学期

系（部）信息科学与工程系专业电子科学与技术班级 xxx 课程名称：数字电子技术

设计题目：四路彩灯显示系统

指导教师（签字）：年月日教研室主任（签字）：年月日

目录

1 概述 (1)

1.1 前言 (1)

1.2 设计要求 (1)

1.3设计总思路 (1)

2 方案的选择 (1)

3单元电路的设计和元器件的选择 (2)

3.1时钟脉冲产生电路 (2)

3.2循环控制电路 (3)

3.3彩灯花样输出电路 (4)

3.1.2运用到74LS194功能表 (4)

3.1.3制计数器的输出端的C、D信号控制移位寄存器的S0和S1及其ＣＬＲ＇

端真值表 (5)

3.4各元器件逻辑符号与引脚图解 (5)

4 经验体会 (7)

4.1设计过程中遇到的问题及解决方案 (7)

4.2设计体会 (7)

4.3对该设计的建议 (8)

参考文献 (8)

附录A彩灯花样输出电路连线图 (9)

附录B 总电路设计 (10)

附录C EDA仿真电路图 (11)

附录D 元器件清单 (12)

1 概述

1.1 前言

用中规模集成电路设计并制作一个四路彩灯显示系统，可用于节日庆典，医院病房等多处地方，同用单片机控制相比，它具有准确，不易受外界干扰出错，因而得到了广泛的应用。小到人们日常生活中的电子贺卡，大到宾馆、医院等公共场所的大型数显电子钟。

1.2 设计要求

用中规模集成电路设计并制作一个四路彩灯显示系统，要求如下：

1·开机自动置入初始状态后即能按规定的程序进行循环显示。

2·程序由三个节拍组成：第一节拍时，四路输出Q1～Q4依次为1，使第一路彩灯先点亮，接着第二，第三，第四路彩灯点亮。第二节拍时，Q4～Q1依次为0，使第四路彩灯先灭，然后使第三，第二，第一路彩灯灭。第三节拍时，Q1～Q4输出同时为1态0.5秒，然后同时为0态0.5秒，使四路彩灯同时点亮0.5秒然后同时灭0.5秒，共进行4次。每个节拍费时都为4秒，执行一次程序共需12秒3·用发光二极管显示彩灯系统的各节拍；

1.3设计总思路

程设计课题要求，要实现本系统，需要设计时钟脉冲产生电路，循环控制电路和彩灯花样输出电路。时钟脉冲产生电路由74LS161分频实现，循环控制电路由74LS161和7420实现，彩灯花样输出电路由74LS194和相关逻辑电路实现。

2 方案的选择

计数器的方案有多种，主要有：

方案1 采用单片机控制电路为主实现四路彩灯显示。

运用C语言编程，然后编译，通过单片机内部实现四路彩灯的显示，编译成功后通过下载机下载至芯片，然后连接即可实现预先功能。优点是连接线路较少，只要编译成功就能实现，缺点是编程较为麻烦，容易出错，同时用单片机控制不宜与体现数电运用实践的能力，不利于理解底层电路的连接于实现。

方案2 采用多路芯片组合实现四路彩灯显示系统。

要实现本系统，需要设计时钟脉冲产生电路，循环控制电路和彩灯花样输出电路。时钟脉冲产生电路由74LS161分频实现，循环控制电路由74LS161和7420实现，

彩灯花样输出电路由74LS194和相关逻辑电路实现。优点是不用编程，不要编译只要正确连接就能正常工作，缺点是必须掌握所有芯片的引脚功能及作用，连线较为复杂。

图1.3系统框图

将上述方案进行比较得之，运用单片机易于实现本项目，但是根据设计任务的要求，各方案的优缺点、设计制作所具备的条件，本例作为传统电子设计方法的实例，采用方案2实现。3单元电路的设计和元器件的选择

3.1时钟脉冲产生电路

用555定时器构成多谐振荡器,电路输出便得到一个周期性的矩形脉冲,其周期为: T=0.7(R1+2R2)C………………………(1-1)

控制74LS161模十六计数器电阻值和电容值可设为：

R1=1KΩ， R2=20KΩ， C=0.01μF

由公式（1-1）计算得：T=0.287S

图3.1.1时钟电路

NE555

74LS161

图3.1.2NE555与74LS161构成的时钟产生电路

用555定时器构成多谐振荡器,电路输出便得到一个周期性的矩形脉冲,控制74LS161模十六计数器，74LS161A输出2倍T的脉冲信号；B输出4倍T的脉冲信号，大约为1S

3.2循环控制电路

如果模N计数器的计数序列从最小0到最大数N-1，那么N是多余的，可用与非门检测N,当N出现时，与非门输出为低，用它控制清零端CR’，将计数器清零。此处工作状态从0000~1011，检测1100（异步清零）其电路图如图3.2所示。

5_VIRTUA L

图3.2 循环控制电路（74LS161用74LS163代替）

3.3彩灯花样输出电路

3.3.1运用到74LS194功能表

图3.1.2 74LS194功能表

3.3.2制计数器的输出端的C 、D 信号控制移位寄存器的S0和S1及其ＣＬＲ＇端真值表

由上表由： Ｓ０＝ＱＣ＇ Ｓ１＝ＱＤ＋ＱＣ CLR ＇＝（ＱＤ*A+QD ＇）

进一步分析可知７４ＬＳ１９４脉冲控制： ＣＬＫ＝（ＱＤ*A+QD ＇）*ＱＤ+B 3.4各元器件逻辑符号与引脚图解

图3.4.A74LS194逻辑符号和引脚图