数电课设彩灯控制器的设计报告.doc

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1、前言电子技术课程设计是配合电子技术基础课程与实验教学的一个重要环节。是电气信息类专业学生的重要基础实践课，也是工科专业的必修课，可以帮助我们巩固和加强数电课程的理论知识，掌握电子电路的一般设计方法及电子电路安装与调试方法和故障排除方法，同时也可以培养我们的创新思维。本次课程设计的题目十分贴近日常生活。现代生活中，彩灯越来越成为人们的装饰品，它不仅能美化环境，渲染气氛，还可以用于娱乐场所和电子玩具中，绝大多数的彩灯控制电路都是用数字电路来实现的。本次设计的彩灯控制电路就是用计数器、存储器、译码器等来实现。将存储器中的图

2、案用发光二极管点阵显示，同时具备频率调节、手动复位及选画功能。整个电路可分为脉冲发生电路、图形控制电路、数码管显示电路和存储电路。通过课本中的知识及翻阅资料可知，脉冲发生电路需要产生低频和高频脉冲。图形控制电路中需要用74LS160设计一个计数器，用74LS138构成译码器。数码管显示电路需要用两块数码管显示计数，存储电路中需要写入图案的二进制编码。初步设计好各单元电路之后，首先要单独调试，再将各模块连接起来，完成电路的整体功能。...第一章系统概述1、实践要求通过对硬件编程，将图形、文字、动画存储在ROM中，通过计

3、数器控制图形、文字、动画的地址，再利用显示矩阵显示出来。系统所显示的容可反复循环，直至手动或加压清零，便可回到初始地址。（1）以8×8的发光二极管点阵作为控制器的显示器件（含单色或三色）；（2）要求显示的图案不少于50幅；（3）每幅图案的显示时间基本相等，这个时间在20ms、1s、2s三档步进预置；（4）具有手动复位及加电自动复位功能。2、原理分析与程序设计框图通过对实验要求的解读可知，本次实践需要通过对ROM的编程来控制一个8*8的LED点阵输出存在ROM中的各种图形或者文字。因此需要用ROM的八根数据线来控制点阵

4、的行，用74LS138的输出控制点阵的列。由于点亮点阵是一行行或一列列亮的，所以需要74LS138译码器搭配着74LS161使用，接1000HZ以上的高频，再接点阵，不断地刷新点阵，这样人眼才能看到一幅画。而74LS138输出低电平有效，因此，74LS138的输出端接点阵LED灯的共阴的一端，ROM的数据线则接点阵LED灯共阳的一端。因为ROM控制行，且接共阳极的一端，因此，我们在输代码的时...候，需要亮的部分用1表示，不亮的灯用0表示，设计好图案后，依次输入8列数据。而在选画方面，则需要两片74LS160接低频来

5、控制ROM高位的地址线，而控制译码电路的74LS161输出的低三位接ROM的低三位来控制选画。因为图形变换间隔时间要求在20ms-2s之间，所以低频频率应为0.5HZ-50HZ。由于要求显示五十幅画，而我们实际设计了70幅画，因此我们使用一个10*7进制的计数器，用两片74LS160同步CP端且用置数法来实现，并且用显示电路来显示低位、高位计数器的计数情况，低位控制每幅画面，高位控制每组画面并通过对高、低位芯片的置数端、清零端的控制来实现选画与清零。不过要特别注意的是，由于我们选用的74LS160芯片是10进制的，在

6、对ROM的地址端控制的时候，会跳过1010-1111这一段的地址，因此，在对ROM输入十行数据之后，要空六行数据再输入下一行数据，否则会出现跳画的情况。通过上述分析，我们将系统分为五个功能模块：脉冲发生电路（又分为高频脉冲发生电路和低频脉冲发生电路）、图形控制电路（列计数和行计数）、存储电路、数码管显示电路和发光点阵显示电路。系统原理框图如下图所示：...第二章单元电路设计与分析1、脉冲发生电路的设计首先，我们的目标是获得一个1000HZ的高频脉冲，和0.5HZ-50HZ的低频脉冲。通过老师的指导，我们知道，可以通过

7、FPGA中的晶振获得20MHZ的高频脉冲，那么我们需要一个分频器来获得1000HZ的高频脉冲。我们用VHDL语言设计一个分频器得到1000HZ的高频脉冲，代码如下：...将20MHz通过20000分频，即可得到1000HZ的目标高频频率。由于我们尝试过用这段代码再输入Quarters想要得到0.5-50HZ的低频频率，结果失败了，所以我们决定使用74LS147和三块74LS161芯片来分频。因为考虑到实用性，20ms一幅图根本看不清，我们将后两块74LS161分别设置为12进制和十进制，连接第一块74LS161，通过

8、74LS147编码器连接开关来片选二进制、五进制、七进制和十进制，来分别构成240分频、600分频、840分频和1200分频，可分别得到4.17HZ、1.67HZ、1.19HZ和0.83HZ，即得到换图时间间隔可选分别为0.24s、0.6s、0.84s和1.20s。其实还可以通过74LS147接开关得到更多不同的播放速度，但由于实验箱上开关不够