数字电路课程设计之四花样彩灯控制器

课程设计说明书课程设计名称：数字电路课程设计课程设计题目：四花样彩灯控制器学院名称：信息工程学院

专业：班级：

学号：姓名：

评分：教师：

20 年月日

数字电路课程设计任务书

20 12 －20 13 学年第一学期第 6 周－7 周

题目四花样彩灯控制器

内容及要求

〖基本要求〗设计一四花样自动切换的彩灯控制器，要求实现

(1) 彩灯一亮一灭,从左向右移动

(2) 彩灯两亮两灭，从左向右移动

(3) 四亮四灭，从左向右移动

(4) 从1～8从左到右逐次点亮，然后逐次熄灭

(5) 四种花样自动变换。

〖主要参考元器件〗

555,74LS93，74LS74,74LS153,74LS164

进度安排

1.布置任务、查阅资料、选择方案，领仪器设备：2天；

2. 领元器件、制作、焊接：3天

3．调试＋验收：2.5天

4. 提交报告：2012-2013学年第一学期9～13周

学生姓名：、

指导时间：第6～7周指导地点： E 楼、室任务下达2012 年、月、日任务完成20 12 年、月、日考核方式 1.评阅□ 2.答辩□ 3.实际操作□√ 4.其它□指导教师、系（部）主任、

注：1、此表一组一表二份，课程设计小组组长一份；任课教师授课时自带一份

备查。

2、课程设计结束后与“课程设计小结”、“学生成绩单”一并交院教务存档。

目录

前言……………………………………………………………………………………、

第一章设计要求………………………………………………………………………、

1.1 设计课题及要求…………………………………………………………、

第二章系统组成及工作原理………………………………………………………、

2.1 系统组成框图………………………………………………………………、

2.2 工作原理分析……………………………………………………………、

第三章电路方案设计…………………………………………………………………、

3.1 电路图设计…………………………………………………………………、

3.2 方案比较…………………………………………………………………、

第四章单元电路设计与计算……………………………………………………、

4.2 四种码产生电路…………………………………………………………、

4.3 彩灯自动转换控制电路……………………………………………………、

4.4 花样输出电路………………………………………………………………、

第五章实验、调试及测试结果分析……………………………………………、

结论…………………………………………………………………………………、

参考文献…………………………………………………………………………、

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第一章设计要求

1.1 设计课题及要求

（一）题目：四花样彩灯控制器

（二）基本要求：设计一四花样自动切换的彩灯控制器，要求实现

(1) 彩灯一亮一灭,从左向右移动；

(2) 彩灯两亮两灭，从左向右移动；

(3) 四亮四灭，从左向右移动；

(4) 从1～8从左到右逐次点亮，然后逐次熄灭；

(5) 四种花样自动变换。

（三）主要参考元器：

NE555定时器，模十六计数器74LS161，双D触发器74LS74，与门74LS08，非门74LS04，四选一数据选择器74LS153，八位移位寄存器74LS164。

第二章系统组成及工作原理

2.1 系统组成框图

把四花样彩灯设计分为几个独立的功能模块进行设计,每一个模块完成特定的功能,再把它们有机的组织起来构成一个系统完成彩灯控制器的设计。系统可由四个模块组成，它们分别是：四种码产生电路、开关电路、数据输出、时钟电路。设计框图如图2.1所示：

图2.1 系统组成框图

各模块的组成及功能分析

1.四种码产生电路:由模十六计数器74LS161、与门74LS08和非门74LS04组成，计数器的四个输出端接组合逻辑门从而产生四种码。

2.自动转换控制电路：由双D触发器74LS74和四选一数据选择器74LS153组成，双D的两输出端接数据选择器的地址输入端，它能产生两位循环二进制码，每改变一种状态，数据选择器选择一种码输出，使彩灯花样自动循环。

3.数据输出电路：由八位移位寄存器74LS164和八个彩灯组成，选择输出的每一种码输入到寄存器的数据输入端，使码在寄存器的八个输出端自左向右移动，实现彩灯的花样。

4.时钟电路：由两个555和电阻电容组成，构成两个多谐振荡器，一个周期为0．721秒，控制计数器和寄存器，另一个周期为14.01秒，控制双D触发

2.2工作原理分析

从多谐振荡器出来的脉冲信号分为两路：一路作为计数脉冲送到模十六计数器；另一路做为移位时钟脉冲加到移位寄存器。调节多谐振荡器的电阻可以改变震荡频率，即改变彩灯移动的速度，得到不同的动态效果。

多谐振荡器、双D触发器、数据选择器共同组成一个电子开关。多谐振荡器输出的计数脉冲经双D触发器两位二进制计数器，在它的两个输出端得到00、01、10、11四种逻辑状态。这四个状态作为数据选择器的四个数据通道选择信号，对应从模十六计数器输送到数据选择器的QA，QB，QC，QD四个分频信号。其作用相当于一个受控的一刀四位的机械转换开关。当双D触发器输出为“00”时，数据选择器输出10000000序列脉冲，为八分频信号，实现花样一；为“10”时，数据选择器输出11000000序列脉冲，为八分频信号，实现花样二；为“01”时数据选择器输出11110000序列脉冲，为八分频信号，实现花样三；为“11”时数据选择器输出1111111100000000序列脉冲，为十六分频信号，实现花样四。调节开关电路的CP脉冲产生电路的电阻，可以改变开关的切换时间用以选择每种花样出现时间的长短。

数据选择器的输出端接移位寄存器的输入端，在时钟脉冲的作用下，数据在移位寄存器的八位并行输出端从Q0到Q7顺序移动。移动的八位控制信号直接控制发光二极管的亮灭，就出现了八路四花样自动循环切换的流水彩灯。