彩灯控制器数电课程设计报告

湖南工程学院

程 设

课程名称 数字电子技术 课题名称 彩灯控制器

专 业 班 级 0801 学 号 03 姓 名 蒋知英 指导教师 康迎曦

2010年 12月 18日

课计

湖南工程学院

课程设计任务书

课程名称： 数字电子技术 题 目：彩灯控制器

专业班级 电子科学与技术0801 学生姓名 蒋知英 学 号 03 指导老师 康迎曦 审 批

任务书下达日期 2010 年12月06日 设 计 完成日期 2010 年 12月17日

电气与信息工程系课程设计评分

目录

一、设计总体思路、基本原理和框图 ...................... 5 二、总电路图 ........................................ 6

三、单元电路设计与分析 ................................ 7 四、安装、调试步骤 .................................. 10

五、故障分析与电路改进 .............................. 10 六、总结与体会 ...................................... 11

七、元器件清单 ...................................... 12 八、参考文献 ........................................ 12

九、课程设计成绩评分表 .............................. 13

表一、设计总体思路、基本原理和框图

1. 设计总体思路

由设计任务书得知，要求顺序控制器执行机构按全灭 → 红 → 红绿 → 绿 → 黄绿 → 黄 → 全亮 → 全灭 → 全亮 → 黄 → 黄绿→ 绿 → 红绿 → 红顺序往返循环，那么我们如何来控制这14个不同状态，又如何来控制这往返循环。首先我们有一片74LS161十六进制的计数器制作一个十四进制的计数器来控制这14个不同的状态，然后计数器的四个输出我们用一个4线—16线的译码器来将这14个状态译出来，然而没有4线—16线的译码器，所以我们只好用两片3线—8线译码器即74LS138来组合成4线—16线译码器，将这14个状态译码出来之后我们就通过这14个状态写出其真值表，通过真值表我们可以通过选用一些门来表示出这真值表的内容，然后接上红、绿、黄三盏LED，则整个设计将完成。

2. 基本原理

给予计数器一个连续脉冲，计数器将进行计数从0到13共14个状态，从而译码器把这14个状态译出来，并经过门电路通过LED灯将这14个状态表示出来，一个连续脉冲就可以保证这个电路能够往返循环。 3．总体框图

二、总电路图

三、单元电路设计与分析

1.十四进制计数器

用一片74LS161来制作一个十四进制计数器，74LS161本是一个十六进制的计数器，要想把它变成十四进制计数器我们采用清零法，由于74LS161是异步清零的，故我们需要的状态从0000—1110，当出现1110这个状态时芯片就清零，要使芯片清零必须给清零端即CR’一个低电平，故我们可以用三输入与非门即74LS10来给出，将输出端为1的接给74LS10三个1即高电平相与为高电平，在反即为低电平，因而清零端有效从而芯片清零，所以当从0000—1110时芯片就自动清零，故就把十六进制的计数器改为了十四进制计数器，其电路图如下：

U1

ABCDENPENT~LOAD~CLRCLK

QAQBQCQDRCO

123

4

74LS161N

U4A

74LS10N

2．4线—16线译码器

由于没有4线—16线译码器所以我们就用两片3线—8线译码器来组成4线—16线译码器，将第两片74LS138的A、B、C三个输入端两两相连作为4线—16线译码器的A、B、C三个输入，在将第二片74LS138的G1与第一片74LS138的G2A、G2B相连一起作为4线—16线译码器的第四个输入D，输入问题解决了之后再将第一片74LS138的G1接高电平，第二片74LS138的G2A、G2B接低电平。这样就组成了一个4线—16线的译码器了。用两片74LS138组成4线—16线译码器的电路图如下：

3.门电路

该彩灯规律的真值表如下：

由这个真值表可以计算出所用的门电路和连接方式，有真值表可以得出如下：Z1=∑(1、2、6、8、12、13)

Z2=∑（2、3、4、6、8、10、11、12） Z3=∑(4、5、6、8、9、10)

由以上可知：Z1、Z2可以共用2、6、8、12这四项，而Z2 、Z3可以共用4、10这两项，故可以用2个四输入与非门和2个非门组成2个四输入与门、3个二输入与门、1个三输入与非门和1个非门组成1个三输入与

门、2个二输入与非门、1个三输入与非门。具体的门电路连接方式如下所示：

74LS20N

四、安装、调试步骤

在安装过程中，首先要选好自己需要的芯片，其芯片清单如下： 1片74LS161、2片74LS138、1片74LS20、1片74LS10、1片74LS08、1片74LS04、1片74LS00：

第二：就是要把所用芯片在仪器上测试看芯片是不是好的，然后把所用芯片按照仿真电路图各个芯片的位置在电路版上安装好：

第三：当然就是接线了，接线有两种接法，一是把整个电路一次性接好，在试电，在试电的过程中判断并找出那些线没接好或是没接线，把没接好的线接好，没接上的线接上在调试，看结果跟仿真结果是否相符合，如果符合就对了，如果不符合那在判断和调试直到对为止；二是边接线边调试，可以一部分一部分的来接，比如先接好红色LED灯，看它在工作是是不是和仿真结果相同如果相同就可以接第二个绿色LED灯，如果不相同那么就判断和调试直到相同为止。使用第二种方法接线要省时且不容易出错，如果出错也好查出故障原因。

第四：如果接线用的是第一种那么还要调试，在调试中找出故障原因并且将其改正，使其与仿真结果相同。

五、故障分析与电路改进

1.故障分析

在接出来的实际电路在运行时如果LED灯不亮或只是全亮，可能是计数器的脉冲没有加上，或是计数器出接线有问题，如果LED灯的闪亮规律与设计的要求不一样，那么可能是在接门电路出事接错或是有些线没接上，如果闪亮规律只对一半那么可能是有片74LS138不工作，应该检查其使能端看有没有接错或是漏接。在调试过程中应该根据实际电路与仿真结果不同的错误来分析并定位到时哪个模块出现了问题，在分析和调试中把所有的故障都给解决掉。

2.电路改进

起初设计出来的电路可能设计过于繁杂，在设计好的情况下尽量的把所设计出来的电路进行修改和压缩使之成为最简单的电路图，比如在彩灯的这个设计中，门电路这个模块有很多的方法可行，如果直接按照由真值表所得出的Z1、Z2、Z3来接就显得有点复杂，所用的门多，而且接线的时候比较的复杂，故我们可以简化，把Z1、Z2、Z3中可以共用的接在一起这样就不必在重复的接线，即简化了电路图也减小了接线难度。为了使电路简化所以我们在设计电路完成之后要把电路进行简化，使其达到最佳效果。

六、总结与体会

数字电子技术课程设计从两个方面来锻炼我们，第一是加强大家对数字电子技术基础的熟悉、对课本知识的复习，第二是对我们动手能力的考验和锻炼，通过这次课程设计我学到了应该怎么样把书本上的理论知识应用到实际生活中去，本次我做的是彩灯设计，在这以前总以为这彩灯能有规律的闪亮很是高深莫测，现在我没有了这种想法了，因为这个彩灯我也可以自己做了，这次课程设计让我知道了平日里我们课堂里所学的理论知识不是没有用而是很有用，只有它才能指导我们如何去实践。

我在这次的设计里的收获和体会是比较多的，大致总结如下：

要学会搜集和查阅资料。对于我们接触的许多东西，我们可能是没有学过的，甚至没有见过的，我们要学会从各种渠道去搜集关于这个方面的知识，去学习它，知道可以应用它。如何完成一个任务。对于我们接触到一个任务时，我们要学会将这个任务进行转化，也就是尽量转化到我们熟悉的知识上来。当我们完成任务的转化后，还要学会分解任务，也就是要清楚，我们要完成这个任务要分为那几个部分，就象这次彩灯的设计要分解为计数器、译码驱动器和显示器三个小任务，然后再各个任务击破。对于我们在做事过程中发现的问题要冷静的思考，不要盲目的进行。有一些问题当你好好思考一下时，就会发现是一个很好解决的问题。而盲目的进行，只会是浪费时间没有效果。在一些实际的操作过程中，要学会去尝试自己的想法，不要局限于书本。也就是学会一点创新精神。

这次课程设计中我学会了怎么样去设计，怎么样把仿真电路应用到实际电路中去，而且我的分析故障能力有了很大的提高，懂得了怎样去分析故障，把故障一一的去击破。总之，在这次设计过程中所得到的体会，在过去是没有过的，在书本是也是无法找到的。所以，我十分珍惜和留恋这次的课程设计，在这次的课程设计中，我的指导老师康老师给予了我十分大的帮助，而且教会了我许多的关于以后的学习、工作和科研方面应该如何去做。所以在此我表示对她的感谢。而且在这次的课程设计当中，我们组的两位同学都积极参与，合作十分愉快。我在以后的学习、工作中一定会把这次的体验加以发扬光大。我相信我以后可以做的更好！最后我再次感谢我的指导老师康老师，谢谢她在这两周对我的悉心指导让我能够顺利完成任务。

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七、元器件清单

芯片：

1片74LS161 2片74LS138 1片74LS20 1片74LS10 1片74LS08 1片74LS04 1片74LS00

工具： 元件盒一个 镊子一个 导线若干

安装芯片的电路版一片 调试使用的实验箱一个

八、参考文献

«数字电子技术基础» «电子技术课程设计指导»«电子技术基础实验»

周良权编彭介华编陈大钦编 12

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