四路彩灯显示系统
四路彩灯显示系统
太原理工大学现代科技学院
课程设计任务书
注：1.课程设计完成后，学生提交的归档文件应按照：封面—任务书—说明书—图纸的顺
序进行装订上交（大张图纸不必装订）
2.可根据实际内容需要续表，但应保持原格式不变。
指导教师签名： 日期：
专业班级
学生姓名
课程名称
数字电路与逻辑设计
设计名称
四路彩灯显示
系统
设计周数 指导教师 设计 任务 主要 设计 参数
（1） 开机后可自动从初始状态按规定程序进行循环演示。
（2） 彩灯花形由3个节拍组成。
第1节拍：逐次渐亮，灯亮时间1s ，共用4s ； 第2节拍：4路彩灯按逆序渐亮，也需4s ；
第3节拍：4路彩灯同时亮0.5s,然后同时变暗0.5s,要进行4次,所需时间也为4s ，3个节拍完成一个循环。
（3） 彩灯用发光二极管（LED ）模拟。
设计内容 设计要求
1.设计思路清晰，给出整体设计框图
2.设计各单元电路。
给出具体设计思路，电路器件
3.总电路设计
4.安装调试电路
5.写出设计报告
主要参考 资 料 《数字电路与逻辑设计》——王毓银 《数字电路与逻辑设计》——白静 《数字电路逻辑设计实践教程》
学生提交 归档文件
课程设计报告
模十二计数器
从0000到1011 12个状态
总电路图
四路彩灯的工作状态
初态
第一节拍，逐次渐亮
第二节拍，逆序渐灭
第三节拍，同时亮0.5s，同时灭0.5s。
四路彩灯控制系统
2
主要内容
1 引言 2 整体规划与设计 3 各部分单元电路设计 4 系统组装与调试 5 结束语
9/27/2010
连晋平
3
1 引言
传统的电子电路与系统设计方法, 费时费力, 效率低, 周期长,耗材多, 难以满足电子技术飞速发展的要求, 近年来迅速发展并日臻完善的电子设计自动化(EDA) 技术, 将先进的计算机技术应用于电子设计过程, 它 已被广泛应用于电子电路设计、仿真、集成电路版 ( PCB) 的设计以及可编程器件的编程等各项工作之 中, EDA技术的发展, 极大地提高了电子电路与系统 的设计质量与效率。 本文详细论述使用Multisim 10.0 这种EDA 软件设计 四路彩灯控制系统的过程。
M1 M0 CP
Q3Q2Q1Q0 DSR 74194 DSL
0
D3D2D1D0 CR
连晋平
9/27/2010
1
10
4 系统组装与调试
11
1 ~1CLR ~1CLR 6 ~1Q 1CLK 3 ~1Q 1CLK
VCC U2B
3
U2A
1
5V
X1
X2
X3
X4
9
5 1Q ~1PR 4 1D 2
6
2.5 V 2.5 V 2.5 V 2.5 V 16 U4 V1
电子工艺实验报告(四路彩灯)讲解
电子工艺与数字逻辑课程设计报告班级：姓名：学号：指导教师：撰写日期：目录目录目录 (2)第一章课程设计内容与要求分析 (4)1.1 课程设计内容 (4)第二章单元电路 (5)2.1系统单元电路组成 (5)第三章实现 (6)3.1零件清单 (6)3.2实物电路图 (6)3.3结果 (8)第四章 74LS194功能表 (9)第五章实验总结 (11)第六章参考文献 (12)第七章评语及成绩 (13)、一、课程设计任务书1.课程题目四路彩灯显示系统设计2.设计内容设计一个四路彩灯控制器,要求系统启动后自动从初始状态按照规定程序完成3个节拍的循环演示。
第一节拍：四路彩灯从左向右逐次渐亮，灯亮时间1S，共用4S；第二节拍：四路彩灯从右向左逐次渐灭，也需4S；第三节拍：四路彩灯同时亮0.5S,然后同时变暗,进行4次,所需时间也为4S。
第一章课程设计内容与要求分析第一章课程设计内容与要求分析1.1课程设计内容设计要求设计用中规模集成电路设计并制作一个四路彩灯显示系统，要求如下：1.开机自动置入初始状态后即能按规定的程序进行循环显示；2.程序由三个节拍组成：第一节拍时，四路输出Q1～Q4依次为1，使第一路彩灯先点亮，接着第二，第三，第四路彩灯点亮。
第二节拍时，Q4～Q1依次为0，使第四路彩灯先灭，然后使第三，第二，第一路彩灯灭。
第三节拍时，Q1～Q4输出同时为1态0.5秒，然后同时为0态0.5秒，使四路彩灯同时点亮0.5秒然后同时灭0.5秒，共进行4次。
每个节拍耗时都为4秒，执行一次程序共需12秒；3.用发光二极管模拟显示彩灯系统的各节拍。
第二章单元电路2.1系统单元电路组成模12计数器74LS163起节拍产生和控制作用，每4s一个节拍，3个节拍共12s后反复循环。
大致电路图如下：四路彩灯8.doc四路彩灯8.doc由一个74LS163、一个与门和一个与非门组成，这图用的是反馈置数法，当输出端QD,QC,QB,QA为1011时，LOAD’端接收到低电平0，此时74LS163输出端就重新回到了0000状态。
四路彩灯
《电子电路设计与制作》课程设计实验报告实验地点实验室(418)专业计算机科学技术年级2010 级姓名学号指导教师实验时间 2012--04一．设计任务和要求设计一个四路彩灯控制器,设计要求如下：（1）接通电源后，彩灯可以自动按预先设置的程序循环闪烁。
（2）设置的彩灯花型由三个节拍组成：第一节拍：四路彩灯从左向右逐次渐亮，灯亮时间1s，共用4s；第二节拍：四路彩灯从右向左逐次渐灭，也需4s；第三节拍：四路彩灯同时亮0.5s,然后同时变暗,进行4次,所需时间也为4s。
（3）三个节拍完成一个循环，一共需要12s。
一次循环之后重复进行闪烁。
二．总体设计思想三．用四个发光二极管来替代四个彩灯，设依次为d Q c Q b Q a Q设“1”表示灯亮，“0”表示灯灭，由要求列出状态表如下:表1 四路彩灯输出显示由上表可知，可以选用模12计数器作为分频器，起节拍产生和控制作用，每4s一个节拍，3个节拍共12s后反复循环。
要实现模12计数器的话用74LS161（当然在实际操作中可以用74LS163代替161，因为74LS163的引脚排列和74LS161相同）。
一个节拍结束后应产生一个信号到节拍程序执行器，完成彩灯渐亮、渐灭、同时亮、同时灭等功能。
至于控制发光二级管的状态可以用通用移位寄存器74LS191，因为它具有禁止、右移、左移和并行置数四种功能，所以74LS191能实现第一、二、三节拍的功能。
它具有四个并行输入端A、B、C、D 和与之对应的四个并行输出端QA,QB,QC,QD，右移输入端SR，左移输入端SL和模式控制输入端S1，S0，以及一个无条件直接清除端CLR。
当S1S0=01（右移），S1S0=10（左移），S1S0=11（并行置数）。
脉冲源采用秒脉冲发生器，用以提供频率为1Hz的时钟信号. 四．系统逻辑框图和工作表：四路彩灯工作过程五． 各单元电路的设计（1） 模12计数器74LS163起节拍产生和控制作用，每4s 一个节拍，3个节拍共12s 后反复循环。
四路彩灯显示系统逻辑电路设计复习课程
精品资料
摘要
四路彩灯常见于节庆场合，按照某种规则点亮或者闪烁彩灯，本次数字逻 辑电路设计实验主要完成四路彩灯的控制流程，控制流程如下：
1) 第一路彩灯先点亮，然后依次点亮第二路、第三路、第四路； 2) 第四路先灭，然后第三路、第二路、第一路依次灭； 3) 四路彩灯均亮 0.5s 灭 0.5s，共四次； 4) 从 1)开始循环。 本次实验采用中小规模集成电路进行彩灯显示系统的设计，具体使用 74LS161 作为循环控制电路，74LS194 控制彩灯花型显示，并用若干基本与 门、非门、与非门等芯片基本逻辑电路。
4 总结 ........................................................................................................................................ - 19 参考文献.................................................................................................................................... - 20 -
关键词： 四路彩灯； 计数器； 移位寄存器；中小规模集成电路；
仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除 谢谢- 1 -
精品资料
目录
目录
1 需求分析................................................................................................................................... - 3 1.1 基本功能要求......................................................................................................... - 3 1.2 创新拓展功能......................................................................................................... - 3 1.3 设计原理................................................................................................................. - 4 2.1 系统逻辑结构设计..................................................................................................... - 5 2.1.1 循环控制电路 .................................................................................................. - 5 2.1.2 四路彩灯状态显示 .......................................................................................... - 8 2.2 系统物理结构设计................................................................................................... - 12 2.2.1 循环控制电路物理结构................................................................................. - 12 2.2.2 状态显示电路物理结构................................................................................. - 13 2.2.3 完整系统电路物理结构.............................................................................. - 14 -
四路彩灯显示系统逻辑电路设计
哈尔滨工程大学数字逻辑综合性实验设计报告课程名称数字逻辑实验题目名称四路彩灯显示系统逻辑电路设计班级学号学生姓名同组班级同组学号同组姓名指导教师武俊鹏、孟昭林、刘书勇、赵国冬2013 年 06 月摘要四路彩灯常有于节庆场合，依据某种规则点亮或许闪耀彩灯，本次数字逻辑电路设计实验主要达成四路彩灯的控制流程，控制流程以下：第一路彩灯先点亮，而后挨次点亮第二路、第三路、第四路；第四路先灭，而后第三路、第二路、第一路挨次灭；四路彩灯均亮灭，共四次；从 1)开始循环。
本次实验采纳中小规模集成电路进行彩灯显示系统的设计，详细使用74LS161作为循环控制电路，74LS194控制彩灯花型显示，并用若干基本与门、非门、与非门等芯片基本逻辑电路。
重点词：四路彩灯；计数器；移位存放器；中小规模集成电路；目录目录1 需求剖析错误!不决义书签。
基本功能要求错误 ! 不决义书签。
创新拓展功能错误 ! 不决义书签。
设计原理错误!不决义书签。
系统逻辑构造设计错误 ! 不决义书签。
循环控制电路错误 !不决义书签。
四路彩灯状态显示错误 ! 不决义书签。
系统物理构造设计错误 ! 不决义书签。
循环控制电路物理构造错误 !不决义书签。
状态显示电路物理构造错误 !不决义书签。
完好系统电路物理构造错误 !不决义书签。
3 系统实现错误!不决义书签。
系统实现过程错误 !不决义书签。
系统测试错误 !不决义书签。
系统最后电路图错误 ! 不决义书签。
系统团队分工错误 !不决义书签。
4 总结错误!不决义书签。
参照文件错误!不决义书签。
1需求剖析基本功能要求用小规模集成电路设计并制作一个四路彩灯显示系统的要求以下：开机自动置入初始状态后即能按规定的程序进行循环显示。
程序由三个节拍构成：第一节拍时，四路输出 Q1~Q4挨次为 1，使第一路彩灯先点亮，接着第二路、第三路、第四路彩灯挨次点亮；第二节拍时， Q4~Q1挨次为 0，使第四路先灭，而后第三路、第二路、第一路彩灯挨次灭；第三节拍时， Q1~Q4 输出同时为 1 态，而后同时为 0 态，使四路彩灯同时点亮，而后同时灭，共进行 4 次。
四路彩灯控制器设计方案
四路彩灯控制器设计方案1 前言1.1序言随着经济的发展，城市之间的灯光系统花样越来越多，用中规模集成电路设计并制作一个四路彩灯显示系统，可用于节日庆典，医院病房等多处地方，同用单片机控制相比，它具有准确，不易受外界干扰出错，因而得到了广泛的应用。
小到人们日常生活中的电子贺卡，大到宾馆、医院等公共场所的大型数显电子钟。
1.2设计要求用中规模集成电路设计并制作一个四路彩灯显示系统，要求如下：1)开机自动置入初始状态后即能按规定的程序进行循环显示；2)程序由三个节拍组成：第一节拍时，四路输出Q1～Q4依次为1，使第一路彩灯先点亮，接着第二，第三，第四路彩灯点亮。
第二节拍时，Q4～Q1依次为0，使第四路彩灯先灭，然后使第三，第二，第一路彩灯灭。
第三节拍时，Q1～Q4输出同时为1态0.5秒，然后同时为0态0.5秒，使四路彩灯同时点亮0.5秒，然后同时灭0.5秒，共进行4次。
每个节拍费时都为4秒，执行一次程序共需12秒；3)用发光二极管显示彩灯系统的各节拍。
1.3实施计划根据课程设计要求，首先确定总设计方案，然后用EDA软件设计各单元电路并仿真分析，最后完善总体电路写出设计报告。
1.4必备条件编辑说明书：Word 2003绘制框图：SmartDraw 7绘制原理电路：Protel、Altium、Multisim、Tina、Proteus等仿真分析：Altium、Multisim、Tina、Proteus等PCB：Protel、Altium、Multisim、Tina、Proteus等设计所需软件用以上任意即可完成需求。
2 总体方案设计通过查阅大量相关技术资料，并结合自己的实际知识，我主要提出了两种技术方案来实现系统功能。
下面我将首先对这两种方案的组成框图和实现原理分别进行说明，并分析比较它们的特点，然后阐述我最终选择方案的原因。
图2.1 四路彩灯控制流程框图2.1方案比较2.1.1方案1采用单片机控制电路为主实现四路彩灯显示。
数字逻辑四路彩灯设计
电子课程设计-四路彩灯显示系统学院：电气信息工程学院专业班级：姓名：学号：指导老师：2011年12月1、设计任务与要求1、设计任务用中规模集成电路设计并制作一个四路彩灯显示系统，要求如下：1、机自动置入初始状态后即能按规定的程序进行循环显示。
2、程序由三个节拍组成：第一节拍时，四路输出Q1～Q4依次为1，使第一路彩灯先点亮，接着第二，第三，第四路彩灯点亮。
第二节拍时，Q4～Q1依次为0，使第四路彩灯先灭，然后使第三，第二，第一路彩灯灭。
第三节拍时，Q1～Q4输出同时为1态0.5秒，然后同时为0态0.5秒，使四路彩灯同时点亮0.5秒然后同时灭0.5秒，共进行4次。
每个节拍费时都为4秒，执行一次程序共需12秒1、用发光二极管显示彩灯系统的各节拍；2、 功能扩展（自选）2、设计要求1、设计思路清晰，给出整体设计框图；2、设计各单元电路，给出具体设计思路、电路器件；3、总电路设计；4、计算机仿真5、安装调试电路；6、写出设计报告；二、总体框图1、框图移位计数器74LS19112进制循环控制器多谐振荡器彩灯显示输出16进制分频计数器图12、设计方案分析以上设计任务，该控制系统完成如图3-4所示的控制流程，系统结构框图如图3-5所示。
其中脉冲源采用秒脉冲发生器，用以提供频率为1Hz的时钟信号；分频器将1Hz的时钟信号四分频，用以产生0.25Hz（即4S）的时钟信号；节拍控制器产生三个节拍循环的控制信号；节拍程序执行器完成在每个节拍下的系统动作，即数据的左移、右移和送数功能，可以使用双向通用移位寄存器74LS194完成；显示电路完成系统循环演示的指示，可以用发光二极管模拟。
图23、设计分析：记第一，二，三节拍分别为Y0Y1Y2有效时间应为4秒，Y0结束Y1马上开始，Y1后Y2马上开始，如此循环不断。
为此可考虑采用移位寄存器构成的移位型控制器。
由于有三个状态，因此需要用三个触发器对现时状态进行记忆，为使各状态的有效时间间隔为4秒，则驱动该移位控制器动作时钟周期应为4秒。
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输 入
输 出
功 能
/CR
S1
S0
CP
SL
SR
D0 D1 D2 D3
Q0 Q1 Q2 Q3
0
×
×
×
×
×
×
×
×
×
0
0
0
0
清 零
1
1
1
↑
×
×
d0
d1
d2
d3
d0
d1
d2
d3
送 数
1
0
1
↑
×
1
×
×
×
×
1
Q0n
Q1n
Q2n
右 移
1
1
0
↑
0
×
×
×
×
×
Q1n
Q2n
Q3n
0
左 移
图四图五
三个节拍完成一个循环，一共需要12s。一次循环之后重复进行闪烁。
（3）彩灯可用发光二极管（LED）模拟。
二、设计思路
四路彩灯既有四路输出，设依次为 、 、 、 ，若“1”表示灯亮，“0”表示灯灭，由课题要求可知四路彩灯显示系统要求如下表1所示的输出显示。
表1 四路彩灯输出显示
说 明
输 出
所用时间
开机初态
最后，我要感谢学校给我们这样的实践机会，也感谢老师对我们的耐心教导。总之，这次设计，让我体会到了团队合作的重要性，加深了我对电子电路设计的了解。
0 1 0 0
0 1 0 1
0 1 1 0
0 1 1 1
1 0 0 0
1 0 0 1
1 0 1 0
1 0 1 1
1 1 0 0
1 1 0 1
3、彩灯控制电路及显示电路
彩灯的渐亮和渐灭可通过移位寄存器74LS194实现，74LS194的功能表如表3所示。通过控制S0和S1实现右移、左移和送数，通过控制CR控制清零。74LS93的 和 经过一个或门接入74LS194的S1端， 和 的非接入74LS194的S0端可分别实现四路彩灯的渐亮和渐灭，共需8秒，其电路连接如图四所示，当下一个时钟脉冲来临时，194芯片任实现左移，但此时通过一个与门将时钟直接接到输出显示端，实现彩灯的第三节拍，其电路连接及彩灯显示如图五所示。
表2:74LS93功能表
输入
输出
功能说明
CP0 CP1
××
××
1 1
1 1
0 0 0 0
异步置0
CP↓ ↓
0×
×0
0000--1111
4位二进制计数
图三 74LS93模十二计数器电路
表3 模十二计数器
输入
I
输出
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
0 0 0 0
0 0 0 1
0 0 1 0
0 0 1 1
0 0 0 0
第一节拍
逐次渐亮
1 0 0 0
1 1 0 0
1 1 1 0
1 1 1 1
1s
1s
1s
1s
第二节拍
逆序渐灭
1 1 1 0
1 1 0 0
1 0 0 0
0 0 0 0
1s
1s
1s
1s
第三节拍
同时亮0.5s，然后同时灭0.5s，进行四次
1 1 1 1
0 0 0 0
1 1 1 1
0 0 0 0
1 1 1 1
三、设计方案
1、设计分析
分析以上设计任务，该控制系统完成如图1所示的控制流程，系统结构框图如图2所示。其中脉冲源采用秒脉冲发生器，用以提供频率为1Hz的时钟信号；分频器将1Hz的时钟信号四分频，用以产生0.25Hz（即4S）的时钟信号；节拍控制器产生三个节拍循环的控制信号；节拍程序执行器完成在每个节拍下的系统动作，即数据的左移、右移和送数功能，可以使用双向通用移位寄存器74LS194完成；显示电路完成系统循环演示的指示，可以用发光二极管模拟。
系统控制流程图及显示系统结构框图如下图所示：
2、分频及节拍控制电路
用74LS93设计一个模12计数器，其功能表如表3所示。设计电路如图三所示，其功能如表2所示。其中，节拍控制可由 、 的跳变分为三个节拍：当 输出为0， 输出为0时，实现彩灯渐亮；当 输出为0， 输出为1时，实现彩灯渐亮灭；当 输出为1时，将周期为一秒的时钟脉冲直接加到输出显示端。
4、 四路彩灯系统程序表
说明
输出
时间
开机状态
0 0 0 0
1 1 1 1
4s
0 0 0 0
4s
1 1 1 1
1 1 1 1
0 0 0 0
0 0 0 0
4s
5、四路彩灯电路仿真原理图
四、设计总结与心得
通过这次课程设计，我巩固了所学知识，进一步加深了自己对数字逻辑电路的理解。
首先是四路彩灯电路的设计，我发现自己对芯片的功能还是不太了解，后来又重新查了一遍，选择了合适的芯片。但又在连线时出了问题，出了问题并不重要，重要的是让自己冷静下来，用心去找出问题的所在。然后用自己所学知识解决问题。其次是电路的连接，在连接的时候先要检查芯片、电线等。在连接的时候也要非常的细心，而且要有耐心，只要接错一根，就前功尽弃了。因此，要学会耐心细致的做一件事，不要毛躁，不要粗心。当然，和别人的合作也非常重要。
一、设计任务和要求
设计一个四路彩灯控制器,设计要求如下：
（1）接通电源后，彩灯可以自动按预先设置的程序循环闪烁。
（2）设置的彩灯花型由三个节拍组成：
第一节拍：四路彩灯从左向右逐次渐亮，灯亮时间1s，共用4s；
第二节拍：四路彩灯从右向左逐次渐灭，也需4s；
第三节拍：四路彩灯同时亮0.5s,然后同时灭0.5秒,要进行四次,所需时间也为4s。
0 0 0s
0.5s
0.5s
0.5s
0.5s
0.5s
0.5s
由上表可知，需要一个分频器起节拍产生和控制作用，每4s一个节拍，3个节拍共12s后反复循环。一个节拍结束后应产生一个信号到节拍程序执行器，完成彩灯渐亮、渐灭、同时亮、同时灭等功能。
分频及节拍控制可以用一个模12计数器来完成；彩灯渐亮、渐灭可以用器件的左移、右移功能来实现，因此可选用移位寄存器74194来完成。同时亮0.5s、同时灭0.5s可考虑把1Hz的秒脉冲信号直接加到输出显示端来完成。