数字电路课程设计报告

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1、二〇一一～二〇一二学年第一学期电子信息工程系脉冲与数字电路课程设计报告学院:信息科学与工程学院专业:电子信息工程班级:电信0902学号:200904135065学生姓名:指导教师:左韬二〇一一年八月二十九日霓虹灯设计一、设计任务与要求（一）设计目的（1）基本了解设计数字系统的一般方法。（2）进一步熟悉常用数字器件的使用方法。（3）基本掌握通过逻辑分析查找数字电路故障的方法。（二）设计要求和技术指标1、设计要求：（1）可以控制每段霓虹灯的点亮或熄灭。假设霓虹灯由32个发光二极管组成。（2）每段霓虹灯发光二极管的点亮与熄

2、灭可以通过编程来实现。（3）每间隔一段时间，霓虹灯的图样变化一次。（4）图样变化的间隔时间可以调节。2、任务要求（1）设计一个霓虹灯闪烁电路；（2）拟定测试方案和设计步骤；（3）根据设计要求和技术指标设计好电路，选好元件；（4）要求绘出原理图，详细的连线图，描述电路的功能原理；（5）撰写设计报告。二、方案设计与论证（一）题目分析根据题目要求需要实现32个弥红灯（实验使用二极管代替）的点亮和熄灭控制，并实现可编程性，且每个弥红灯（实验用二极管代替）都能够相互独立，实现分别控制。进一步的要求有;能够实现随时间变化出现弥红

3、灯（实验用二极管代替）图样的变化，且变化间隔时间可以调节。此题目的解决方案中，必须有能够控制32个独立弥红灯（实验用二极管代替）的足够的引脚，其次需要有可编程器件来实现图样的变化，再者定时系统的定时值是可以人工改变的。（二）方案设计方案一：使用单片机解决所有问题。使用单片机解决问题时，由于需要控制32个弥红灯（实验用二极管代替）所以如若使用51单片机需要利用锁存器扩展IO口，当然也可使用TI的48个IO口的430系列单片机，通过编程存入要实现的目的，在变化时间更改上可以使用键盘出发的方式。方案二：使用较为简单的数字芯

4、片来完成该设计，具体需要有时间控制模块，物理存储模块，地址选择模块，长度计数模块，以及解码模块。（三）方案论证选择此次设计中程序较为简单，所需外围电路也相对比较容易，而且此次试验的目的也是检验我们对数字电子线路的掌握情况，再考虑到单片机控制相对较为复杂，因此最终选择第二方案。三、单元电路设计与电路原理（一）设计原理1、设计电路原理框图如图所示/设有一排n段水平排列的霓虹灯，它从左到右每间隔0.2秒逐个点亮。其控制过程如下：若以“1”代表霓虹灯点亮，以“0”代表霓虹灯熄灭，则开始时刻，n段霓虹灯“0”，随后，控制器将一

5、帧n个数据送至n段霓虹灯的控制端，其中，最左边的一段霓虹灯对应的控制数据为“1”，其余的数据均为零，即1000…000。当n个数据送完以后，控制器停止送数，保留这种状态0.2秒，此时，第1段霓虹灯被点亮，其余霓虹灯熄灭。随后，控制器又在极短的时间内将数据1100…000送至霓虹灯的控制端，并定时0.2秒，这段时间，前两段霓虹灯被点亮。由于送数过程很快，观测到的效果是第一段霓虹灯被点亮0.2秒后，第2段霓虹灯接着被点亮，即每隔0.2秒显示一帧图样。如此下去，最后控制器将数据1111…111送至n段霓虹灯的控制端，则n段

6、霓虹灯被全部点亮。只要改变送至每段霓虹灯的数据，即可改变霓虹灯的显示方式，显然，可以通过合理的组合数据（编程）来得到霓虹灯的不同显示方式。2、主要电路器件工作原理介绍（1)移位寄存器移位寄存器用于寄存控制发光二极管亮、灭的数据，对应n个发光二极管，移位寄存器有n位输出。移位寄存器的输入信号取自存储器输出的8位并行数据，为使电路简单，可以采用8位并入并出的移位寄存器，也可以采用并入串出的移位寄存器。双向移位寄存器原理若将图8.8.1所示电路中各触发器间的连接顺序调换一下，让右边触发器的输出作为左邻触发器的数据输入，则可

7、构成左向移位寄存器。若再增添一些控制门,则可构成既能右移(由低位向高位)、又能左移(由高位至低位)的双向移位寄存器。图8.8.4是双向移位寄存器的一种方案,它是利用边沿D触发器组成的,每个触发器的数据输入端D同与或非门组成的转换控制门相连,移位方向取决于移位控制端S的状态。当S=1时，D0＝DSR,D1=Q0,即FF0的D0端与右移串行输入端DSR接通，FF1的D1端与Q0接通，在时钟脉冲CP作用下，由DSR端输入的数据将作右向移位；反之，当S=0时，D0＝Q1，D1＝Q2，在时钟脉冲CP作用下，Q2、Q1的状态将作

8、左向移位。同理，可以分析其他两位触发器间的移位情况。由此可见，图8.8.4所示寄存器可作双向移位。当S=1时，数据作右向移位；当S=0时，数据作左向移位。可实现串行输入——串行输出（由DOR或DOL输出）、串行输入――并行输出工作方式（由Q3～Q0输出）。(2)只读存储器只读存储器内部通过编程以写入控制霓虹灯显示方式的数据，控制器每间隔一段时间