彩燈控制器課程設(shè)計 (2)

1、<p><b>　　數(shù)字邏輯設(shè)計及應(yīng)用</b></p><p><b>　　課程設(shè)計報告</b></p><p>　　姓 名： </p><p>　　學(xué) 號： </p><p>　　選課號： </p>

2、<p>　　設(shè)計題號： </p><p><b>　　一．設(shè)計題目</b></p><p><b>　　彩燈控制器二</b></p><p><b>　　二．設(shè)計要求</b></p><p>　　1、有十只LED，L0…L9</p>&

3、lt;p><b>　　2、顯示方式</b></p><p>　?。?）先奇數(shù)燈依次滅</p><p>　　（2）再偶數(shù)燈依次滅</p><p>　?。?）再由L0到L9依次滅</p><p>　　3、顯示間隔0.5s，1s可調(diào)</p><p>　　三．設(shè)計過程(包括：設(shè)計方案、Verilog

4、程序與仿真結(jié)果等)</p><p>　　(一) 彩燈控制器的組成框圖</p><p><b>　　設(shè)計原理：</b></p><p>　　從課程設(shè)計要求來看，要求實現(xiàn)彩燈的23種狀態(tài)，所以，可以用一個23進制的計數(shù)器，從0到22來控制這23種狀態(tài)。</p><p>　　再畫出這23種狀態(tài)和計數(shù)器數(shù)字對應(yīng)的狀態(tài)圖，計算出邏

5、輯式，便可實現(xiàn)彩燈的控制。由于變量過多，邏輯式的化簡比較困難，所以我們采用譯碼器來得到最小項，直接用最小項進行連接。</p><p>　　題目要求實現(xiàn)時間間隔可調(diào)，所以使用了555定時器構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器來實現(xiàn)此功能。</p><p><b>　?。ǘ┙M成部分介紹</b></p><p>　　1、 555定時器構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器</p&

6、gt;<p><b>　　電路圖：</b></p><p>　?。?） 電路組成及其工作原理</p><p>　　由555構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器及工作波形如圖所示將555的6號腳和7號腳接在一起，并添加一個電容和一個電阻，就可以構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器我們簡記為“七六搭一，上R下C”.</p><p>　　圖1 用555定時器構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸

7、發(fā)器及工作波形</p><p>　?、?無觸發(fā)信號輸入時電路工作在穩(wěn)定狀態(tài)</p><p>　　當(dāng)電路無觸發(fā)信號時，保持高電平，電路工作在穩(wěn)定狀態(tài)，及輸出端保持低電平，555內(nèi)放電三極管T飽和導(dǎo)通，管腳7“接地”，電容電壓為0V。</p><p><b>　?、谙陆笛赜|發(fā)</b></p><p>　　當(dāng)下降沿到達時，55

8、5觸發(fā)輸入端（2腳）由高電平跳變?yōu)榈碗娖剑娐繁挥|發(fā)，由低電平跳變?yōu)楦唠娖剑娐酚煞€(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)入暫穩(wěn)態(tài)。</p><p>　?、?暫穩(wěn)態(tài)的維持時間</p><p>　　在暫穩(wěn)態(tài)期間，555內(nèi)放電三極管T截止，經(jīng)R向C充電。其充電回路為→R→C→地，時間常數(shù)=RC，電容電壓由0V開始增大，在電容電壓上升到閾值電壓之前，電路將保持暫穩(wěn)態(tài)不變。</p><p>　?、?自動返回

9、（暫穩(wěn)態(tài)結(jié)束）時間</p><p>　　當(dāng)上升至閾值電壓時時，輸出電壓由高電壓跳變?yōu)榈碗妷海?55內(nèi)放電三極管T由截止轉(zhuǎn)為飽和導(dǎo)通，管腳7“接地”，電容C經(jīng)放電三極管對地迅速放電，電壓由迅速降至0V（放電三極管的飽和壓降），電路由暫穩(wěn)態(tài)重新轉(zhuǎn)入穩(wěn)態(tài)。</p><p><b>　?、?恢復(fù)過程</b></p><p>　　當(dāng)暫穩(wěn)態(tài)結(jié)束后，電容C通

10、過飽和導(dǎo)通的三極管T放電，時間常數(shù)=C，式中是T的飽和導(dǎo)通電阻，其阻值非常小，因此之值亦非常小。經(jīng)過（3~5）后，電容C放電完畢，恢復(fù)過程結(jié)束。</p><p><b>　?。?）主要參數(shù)估算</b></p><p><b>　?、佥敵雒}沖寬度</b></p><p>　　輸出脈沖寬度就是暫穩(wěn)態(tài)維持時間，也就是定時電容的充

11、電時間。由圖1（b）所示電容電壓的工作波形不難看出（）≈0V，（∞）=，（）=，代入RC過渡過程計算公式，可得</p><p>　　上式說明，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器輸出脈沖寬度僅決定于定時元件R、C的取值，與輸入觸發(fā)信號和電源電壓無關(guān)，調(diào)節(jié)R、C的取值，即可方便的調(diào)節(jié)。</p><p>　　（3）單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的應(yīng)用</p><p>　?、?由兩片74161構(gòu)成的23進制計數(shù)器

12、</p><p><b>　　電路圖：</b></p><p><b>　　原理：</b></p><p>　　使用2塊74161擴展成為23進制計數(shù)器，采用并行進位方式、整體置數(shù)。因為計數(shù)器需要23種狀態(tài)（00000—10110），所以，我先用兩片74161連接成256（16×16）進制計數(shù)器，然后在輸出為10

13、110（22）時，用與非門來控制兩計數(shù)器的LDN端清零。同時清零信號可作為進位信號輸出。</p><p>　　② 由兩片74154構(gòu)成的5-32譯碼器</p><p><b>　　電路圖：</b></p><p><b>　　原理：</b></p><p>　　74LS154只有四位輸入代碼，所以第

14、五位輸入代碼只能借用G1′和G2′輸入端。將片二的D端接至片一的個D輸入端，同時將A,B,C接至片二的A,B,C輸入端。將片一的G1′和G2′通過非門接至片二的G1′和G2′輸入端。當(dāng)輸入DCBA=00000—01111時便在第一片的M0—M15依次給出高電平輸出信號；當(dāng)DCBA=10000—11111時便在第二片的輸出端M16—M31依次給出高電平。</p><p>　　（三）總電路圖及原理</p>

15、<p><b>　　電路圖：</b></p><p><b>　　原理：</b></p><p>　　由23進制計數(shù)器輸入一個五位二進制數(shù)（00000—10110），輸出彩燈所對應(yīng)的狀態(tài)（1表示燈亮，0表示燈滅）。對應(yīng)的狀態(tài)圖如下：</p><p>　　由上表可得到各個輸出對應(yīng)輸入端的邏輯表達式</p&

16、gt;<p>　　L0=M0+M1+M2+M4+M5+M6+M12</p><p>　　L1=M0+M6+M7+M8+M9+M10+M11+M12+M13</p><p>　　L2=M0+M1+M2+M3+M4+M5+M6+M7+M12+M13+M14</p><p>　　L3=M0+M1+M6+M7+M8+M9+M10+M11+M12+M13+M14

17、+M15</p><p>　　L4=M0+M1+M2+M3+M4+M5+M6+M7+M8+M12+M13+M14+M15+M16</p><p>　　L5=M0+M1+M2+M6+M7+M8+M9+M10+M11+M12+M13+M14+M15+M16+M17</p><p>　　L6=M0+M1+M2+M3+M4+M5+M6+M7+M8+M9+M12+M13+M1

18、4+M15+M16+M17+M18</p><p>　　L7=M0+M1+M2+M3+M6+M7+M8+M9+M10+M11+M12+M13+M14+M15+M16+M17+M18+M19</p><p>　　L8=M0+M1+M2+M3+M4+M5+M6+M7+M8+M9+M10+M11+M12+M13+M14+M15+M16+M17+M18+M19+M20</p><

19、;p>　　L9=M0+M1+M2+M3+M4+M5+M6+M7+M8+M9+M10+M11+M12+M13+M14+M15+M16+M17+M18+M19+M20+M21</p><p>　　由上可知：用或門把譯碼器和發(fā)光二極管連接起來，即可得到發(fā)光二極管的控制電路。</p><p>　　四．設(shè)計結(jié)論(包括：設(shè)計結(jié)果分析、設(shè)計中遇到的問題、設(shè)計心得和體會等)</p>&

20、lt;p>　　這幾周時間雖然很短暫，但從中獲益匪淺，首先對數(shù)字電路這門課程有了更深的了解，因為課程設(shè)計本身要求將以前學(xué)的理論知識運用到實際的電路設(shè)計當(dāng)中去，在電路的設(shè)計過程中，無形中便加深了對數(shù)字電路的了解及運用能力，對課本以及以前學(xué)過的知識有了一個更好的總結(jié)與理解。數(shù)字電路課程設(shè)計對我們的總體電路的設(shè)計要求很嚴格，需要通過翻閱復(fù)習(xí)以前學(xué)過的知識確立了實驗總體設(shè)計方案，然后逐步細化進行各模塊的設(shè)計；其次，在電路仿真的過程中總會出現(xiàn)