数字电路课程设计--彩灯控制电路

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1、 数字电路课程设计报告 设计课题题目：设计课题题目：彩灯控制电路彩灯控制电路 咸宁学院计算机科学与技术学院 专 业： 计算机科学与技术 班 级： 指导教师： 学 号： 姓 名： XX - 2 - 2 题目：彩灯控制电路 一、 设计目的 1、进一步掌握数字电路课程所学的理论知识。 2、了解数字电路设计的基本思想和方法，学会科学分析和解决问题。 3、熟悉几种常用集成数字芯片，并掌握其工作原理，掌握集成计数器的逻辑功能 和工作原理，设计可预置时间的定时电路。画出彩灯控制电路的逻辑电路图， 掌握彩灯控制电路的工作原理及其设计方法，并对各种元器件的功能和应用有 所了解。并能对其在电路中的作用进行分析。另

2、外还要掌握电路原理和分析电 路设计流程，每个电路的设计都要有完整的设计流程。这样才能在分析电路是 有良好的思路，便于查找出错的原因进一步学会使用其进行电路设计。 4、培养认真严谨的工作作风和实事求是的工作态度。 。 二、设计要求 1 彩灯控制电路中的彩灯分别用 3 个彩灯“S1：红， S2：黄， S3：蓝”表 示。 2 彩灯控制电路设计，三个灯亮暗如图所示顺序进行。 在实验中，黑色设定为灯亮，白色设定为灯灭。 三方案设计与论证 1、设计思路 题目要求彩灯要如图所示发生变换，假设灯亮为“1” ，灯灭为“0” ，则其逻辑 转换关系为“111101010000” 。 为此，先可以做出一个模四加法计数

3、器，即循环输出“000001010011” ， 再通过各种逻辑门来进行转换。既然要用到计数器，那么可以运用集成计数器 74LS193 和 74LS161 来完成实验。 2、设计方案 - 3 - 3 方案一： （1）模四计数器的设计 采用 74LS193 集成计数器设计电路。由于此芯片是双时钟 4 位二进制同步可逆计 数器，由其逻辑功能表可知： 表 1 74LS193 的功能表 当 PL 置“1” ，计数脉冲由 CPU 端输入时，计数器进行累加。而又要将四个输入端 转换成三个，故用上异或门 74LS86，并使Q2 端接上非门，这样就能实现Q2 与Q3 的同或运算。相当于合并为一个输出端。这样我们

4、就完成了模四计数器。 （2）逻辑转换电路的设计 由于此时电路输出的的逻辑符号为“000001010011” ，故要加上逻辑门将其 转换成目标逻辑符号“111101010000” 。 Q Q2 2 Q Q1 1 Q Q0 0 Q Q2 2 Q Q1 1 Q Q0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 1 0 0 1 0 1 0 1 0 1 1 1 1 1 转换前 转换后 由此逻辑表可得： Q 2 = Q 2 Q 1 Q 1 = Q 2 Q 0 清零 预置 时钟 预置数据输入 输出 MRD PL CPU CPD D3 D2 D1 D0 Q3 Q2 Q1 Q0 1 L L L L 0 0 D3

5、 D2 D1 D0 Q3 Q2 Q1 Q0 0 1 1 加计数 0 1 1 减计数 - 4 - 4 Q 0 = Q 2 Q 1 于是,可以采用与门来完成逻辑电路的转换。 （3）彩灯控制电路的组成方框图为： （4）彩灯控制电路的仿真电路图为： 方案二： （1）模四计数器的设计 采用 74LS161 集成计数器设计电路。由其逻辑功能表可知： 表 2 74161 的功能表 清零 预置 使能 时钟 预置数据输入 输 出 MR LD ENP ENT CP D3 D2 D1 D0 Q3 Q2 Q1 Q0 0 L L L L 1 0 D3 D2 D1 D0 Q3 Q2 Q1 Q0 1 1 0 保 持 1 1 0 保 持 带 加 减 的 计 数 器 逻 辑 电 路 彩 灯 输 出 脉冲信号 输出源 - 5 - 5 1 1 1 1 计 数 当 LD 置“1” ，计数脉冲由 CPU 端输入时，计数器进行累加。这时候将 MR 接Q2 端即可实现“100101110111”的逻辑循环。 （2）逻辑转换电路的设计 由于此时电路输出的的逻辑符号为“000001010011” ，故要加上逻辑门将其 转换成目标逻辑符号“111101010000” 。 转换前 转换后 Q Q2 2 Q