彩灯控制器一 数字电路设计报告new

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1、设计题目彩灯控制器一设计要求1．有八只LED，L0……L72．显示顺序如下表3．显示间隔为0.25S，0.5S，1S，2S可调。序号L0L1L2L3L4L5L6L70111111101011111112101111113110111114111011115111101116111110117111111018111111109111111111001111111110011111112000111111300001111140000011115000000111600000001170000000

2、0181000000019110000002011100000211111000022111110002311111100241111111025100000002601000000270010000028000100002900001000300000010031000000103200000001设计电路1、显示部分：如下图所示，显示部分由两个194移位寄存器组成。其中，将第一块的OD接到另一块的SR中，构成一个8位移位寄存器。两块芯片的SO接高电平，S1先通过开关再分别接高电平和低电平。预置

3、时（第一块芯片的ABCD与及第二块的ABC接高电平，第二块的D接低电平，这里省略），接通J1；工作时，接通J2。2、高低电平产生部分：仔细观察设计要求，发现寄存器先后右移了8个高电平，然后是8个低电平，然后再是8个高电平，且在24个脉冲的时候寄存器清零，从第25个开始，又是8个低电平。16进制计数器161刚好能满足要求，在161计数过程中，输出从0000变化到1111，其最高位输出刚好是8个低电平，然后是8个高电平，再是8个低电平，由于要求是先8个高电平，所以要在输出端加一个非门，然后再接到第一块

4、191的SR.。3、脉冲产生部分：CD4060是14级二进制串行计数/分频器，它有14个输出端，分别输出2分频、4分频，8分频……最大是2^16分频，用频率为32768的晶振，在Q13可获得周期为0.25S的脉冲，Q14可获得周期为0.5S的脉冲。设计电路然后再在Q14后接两个D触发器可获得周期分别为1S和2S的脉冲。4、清零部分仔细观察电路设计要求发现：在第24与25个脉冲之间，移位寄存器需要清一次零。当第24个脉冲到来后，led7刚刚好经历三次由低电平到高电平的变化（即由熄灭到亮），即相当于发

5、出了三个上升沿脉冲（包括预置的时候有一次）。如下图右边部分，是一块161计数器，当三个上升沿到来后，OA和OB同时为高电平，即计数器输出为0011。电容C1和电阻R1构成延时电路，根据公式算的延时时间为0.9s。延时电路解决了两个问题：第一是OB和OA在由01变到10的时候，会产生竞争，有一瞬间会出现11的情况，从而导致移位寄存器提前清零；第二是在第24个脉冲到来后的一瞬间，移位寄存器立即清零，导致led7亮的时间很短，几乎观察不到。5、电路的连接将输出地脉冲同时接到两块194和一块161的clk

6、即可。电路开始工作前，先接通脉冲源（4选1），然后接上J1，对移位寄存器进行预置；然后断开J1的同时，接上J2，发光二极管即开始按照规定的方式发光。电路仿真与改进1、本次实验设计采用Multisim进行仿真。第一次仿真时，电路脉冲通过555定时器构成的电路产生，仿真结果正常，电路正常工作，在没有电阻R1和电容C1的情况下，没有出现竞争的现象。芯片引脚空载时为低电平。2、仿真后，到实验室采用数字电路实验箱进行连线试验，发现用555定时器构成的脉冲电路所产生的脉冲不稳定，从而导致计数器计数不准。另外，

7、清零电路产生了竞争，清零时间不对。3、电路的改进：脉冲产生电路改为由频率为32768HZ的晶体振荡器和分频芯片CD4060构成，产生的脉冲波形非常稳定；加了由R1和C1构成的延时电路，解决了清零电路的竞争问题。收获与体会本人在开学前半个月回校并正式开始设计电路，一开始认真观察电路要求，找规律，灵感更多来自睡前的那一段时间。然后开始用软件进行仿真，仿真前，学习使用软件也花了相当长的时间，从multisim和ultiboard到altiumdesigner，从仿真到制版，学到了不少东西，尤其是mult

8、isim，有这个软件仿真给电路的设计带来了很大的方便。不过模拟跟现实还是有区别的，例如161芯片，模拟的时候是下降沿有效，但实际买的芯片是上升沿有效。接着是查找具备相关功能的芯片时，了解了许多没学过的IC的功能，为以后的电路设计打下了一定的基础。感谢大学城小赛格这个网站提供了大量芯片的功能表和引脚图。其实在刚刚开始的时候，本人是采用刻制电路版的，但由于种种原因失败了，最后决定采用万用板焊接，使自身的焊接工艺也有了一定的提高。由于本人能力有限，这次设计的电路仍存在比较大的缺陷，如电路