四路彩灯显示电路数字逻辑课程设计

电子技术课程设计---彩灯控制器学院：电子信息工程学院班级：姓名学号：指导教师：彩灯控制器一、设计任务与要求：设计一个彩灯控制器，要求：1.四路彩灯从左向右逐次渐亮，间隔为1秒。

2.四路彩灯从右向左逐次渐灭，间隔为1秒。

3.四路彩灯同时点亮，时间间隔为1秒，然后同时变暗，时间为1秒，反复4次。

二、总体框图图（1）总体框图根据设计要求，电路设计大体思路如下：由脉冲发生器发出频率脉冲信号，利用计数器加法计数功能输出0000~1111的脉冲信号，经过数据选择器分别在0000~0011，0100~0111，1000~1111三个时段输出不同的高低电平，控制移位寄存器实现右移→左移→置数功能，从而控制彩灯按照设计要求实现亮灭。

三、选择器件本次课程设计所用器件如表一：表一本次课程设计所用器件1.同步二进制计数器74LS163表二7-3 74LS163功能表输入输出CP EP ET Q↑×0 ××全“L”↑0 1 ××预置数据↑ 1 1 1 1 计数× 1 1 0 ×保持× 1 1 ×0 保持根据逻辑图、波形图、功能表分析，74LS163具有如下功能：管脚图逻辑符号1)1是同步4位二进制加法计数器，M=16，CP上升沿触发2)2既可同步清除，也可异步清除。

同步清除时，清除信号的低电平将在下一个CP上升沿配合下把四个触发器的输出置为低电平。

异步清除时，直接用清除信号的低电平把四个触发器的输出置为低电平。

3)3同步预置方式：当LD = 0时，在CP作用下，计数器可并行打入预置数据.当LD = 1时，使能输入PT同时为高电平，在CP作用下，进行正常计数。

4)PT任一为低时，计数器处于保持状态。

5) 5 CO为进位输出，可用来级联成n位同步计数器。

2．四位双向移位寄存器74LS19474LS194内部原理图74LS194四位双向移位寄存器具有左移、右移、并行数据输入、保持、清除功能。

四花样彩灯控制器课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解并掌握四种花样彩灯控制原理，包括亮度调节、颜色变换、闪烁模式和序列控制。

2. 学生能描述常见电子元件（如电阻、电容、二极管等）在彩灯控制器中的作用及相互关系。

3. 学生能运用基础电路知识，分析并解释彩灯控制器电路图。

技能目标：1. 学生能够独立设计并搭建一个简单的四花样彩灯控制电路。

2. 学生通过实际操作，掌握测试和调试电路的技巧，能够解决常见的电路故障。

3. 学生能够运用信息技术工具（如编程软件）对彩灯控制器进行编程，实现个性化效果。

情感态度价值观目标：1. 学生在小组合作中培养团队精神和沟通能力，尊重他人意见，共同完成项目。

2. 学生通过创意设计，激发创新思维，增强解决实际问题的自信心。

3. 学生能够意识到科技与日常生活的紧密联系，培养对电子科技的兴趣和爱好。

本课程针对初中电子技术课程设计，考虑学生年龄特点和认知水平，注重理论知识与实践技能的结合。

课程目标具体明确，可测量，旨在通过动手实践和项目导向学习，提高学生对电子科技的兴趣和实际应用能力。

通过分解课程目标为具体的学习成果，教师可进行有效的教学设计和学习成果评估。

二、教学内容1. 电子元件基础知识：介绍电阻、电容、二极管等基础元件的功能和用途，对应教材第三章第一、二节。

- 电阻的阻值和种类- 电容的充放电特性- 二极管的单向导通原理2. 彩灯控制原理：讲解彩灯的亮度调节、颜色变换、闪烁模式和序列控制技术，对应教材第三章第三节。

- 亮度调节的原理与方法- 颜色变换的电路设计- 闪烁模式和序列控制的实现3. 电路图的识读与分析：学会识读并分析彩灯控制器电路图，对应教材第三章第四节。

- 电路图的常见符号- 彩灯控制器电路图的识读- 电路分析与故障排查4. 实践操作：动手设计并搭建四花样彩灯控制电路，对应教材第三章实验部分。

- 选用合适的电子元件- 搭建电路并进行测试- 调试电路并解决故障5. 编程与控制：运用编程软件对彩灯控制器进行编程，实现个性化效果，对应教材第四章第一节。

数字电路逻辑设计课程设计设计标题：四路彩灯显示体系专业班级：姓名：学号：设计课题：四路彩灯显示体系设计1.设计义务和请求设计一个四路彩灯掌握器,设计请求如下：（1）接通电源后,彩灯可以主动按预先设置的程序轮回闪耀.（2）设置的彩灯花型由三个节奏构成：第一节奏：四路彩灯从左向右逐次渐亮,灯亮时光1s,共用4s;第二节奏：四路彩灯从右向左逐次渐灭,也需4s;第三节奏：四路彩灯同时亮s,然后同时变暗,进行4次,所需时光也为4s.（3）三个节奏完成一个轮回,一共须要12s.一次轮回之后反复进行闪耀.2. 设计剖析四路彩灯既有四路输出,设依次为d Q.c Q.b Q.a Q,若“1”暗示灯亮,“0”暗示灯灭,由课题请求可知四路彩灯显示体系请求如下表1所示的输出显示.表1四路彩灯输出显示由上表可知,须要一个分频器起节奏产生和掌握感化,每4s一个节奏,3个节奏共12s后反复轮回.一个节奏停止后应产生一个旌旗灯号到节奏程序履行器,完成彩灯渐亮.渐灭.同时亮.同时灭等功效.分频及节奏掌握可以用一个模12计数器来完成;彩灯渐亮.渐灭可以用器件的左移.右移功效来实现,是以可选用移位存放器74194来完成.同时亮0.5s.同时灭0.5s 可斟酌把1Hz 的秒脉冲旌旗灯号直接加到输出显示端来完成.综上所述,要完成四路彩灯显示功效须要有分频器.节奏掌握器.节奏程序履行器及脉冲源等电路.记第一,二,三节奏分离为012Y YY 有用时光应为4秒,0Y 停止1Y 立时开端,1Y 后2Y 立时开端,如斯轮回不竭.为此可斟酌采取移位存放器构成的移位型掌握器.因为有三个状况,是以须要用三个触发器对现时状况进行记忆,为使各状况的有用时光距离为4秒,则驱动该移位掌握器动作时钟周期应为4秒.应在开机刹时,使移位型掌握器的状况被肯定下来,即012Y YY 节奏应为100,可掌握输入旌旗灯号使触发器置位.复位来实现.为实现0Y 功效请求器件具有右移功效,为实现1Y 功效请求器件有左移功效;并且左.右移输入可为“0”也可为“1”;为实现2Y 功效,请求器件同时具有并行置数功效.是以可选用一种具有左移.右移和并行置数功效的通用移位存放器74LS194.74LS194具有并行输入端A.B.C.D,并行输出端A Q .B Q .C Q .D Q ,右移输入端SR,左移输入端SL 和模式掌握输入端0S ,1S 以及一个无前提直接消除端CLR.模式掌握输入0S ,1S 有00.01.10.11四种组合方法,分离暗示双向移位存放器所具有的四种功效,即制止.右移.左移和并行置数.为了使当012Y YY =100时,01S S =01（右移）,012Y YY=010时,01S S =10（左移）,当012Y YY =001时01S S =11（并行置数）.74LS194的输出端初态均为零,在开机刹时,使移位掌握端01S S的状况被肯定下来,即 012Y YY=100时,01S S =01 右移串行数据输入端 SR 经脉冲旌旗灯号经四分频电路和 经由过程两或门构成的节奏电路,使四路彩灯从右到左依次亮共 4秒 ,当012Y YY=010 01S S =10 左移串行数据输入端 SL 经脉冲旌旗灯号经四分频电路和 经由过程两或门构成的节奏电路,使四路彩灯从左到右依次灭共 4秒,012Y YY=001 01S S =11 并行数据输入端 A.B.C.D 经脉冲旌旗灯号经四分频电路和 经由过程两或门构成的节奏电路,使四路彩灯同时为“1”0.5秒.同时为“0”0.5秒,反复4遍共4秒,完成一个轮回共需12秒,12个CP 脉冲. 3. 设计计划剖析以上设计义务,该掌握体系完成如图3-4所示的掌握流程,体系构造框图如图3-5所示.个中脉冲源采取秒脉冲产生器,用以供给频率为1Hz 的时钟旌旗灯号;分频器将1Hz 的时钟旌旗灯号四分频,用以产生（即4S ）的时钟旌旗灯号;节奏掌握器产生三个节奏轮回的掌握旌旗灯号;节奏程序履行器完成在每个节奏下的体系动作,即数据的左移.右移和送数功效,可以应用双向通用移位存放器74LS194完成;显示电路完成体系轮回演示的指导,可以用发光二极管模仿.体系掌握流程图及掌握体系构造框图如下图所示：图1：四路彩灯掌握流程图 图2：四路彩灯掌握体系构造框图4. 设计实现下图为四路彩灯显示的一种简略单纯实现电路.该电路选用同步十六进制计数器74161实现模12分频及节奏掌握,用4位双向移位存放器74191实现彩灯的渐亮.渐灭功效.图3：四路彩灯显示体系的一种实现电路四路彩灯显示体系的工作进程如表2所示.74161的输出为0123Q QQ Q ;74194的输出为A B C D Q Q Q Q ;四路彩灯的输出为a b c d Q Q Q Q .74194的工作方法掌握端132M Q Q =+,032M Q Q =+.在第一节奏中,1001M M =,74194实现右移功效,即在时钟脉冲感化下,把1SR D =逐次移进;在第二节奏中,1010M M =,74194实现左移功效,即在时钟脉冲感化下,把0SR D =逐次反偏向移进.因为前两个节奏中30Q =,门G 封闭,输出为0,是以四路彩灯的输出a b c d A B C D Q Q Q Q Q Q Q Q =.在第三节奏中,1010M M =,74194仍然左移,A B C D Q Q Q Q 一向保持为0000.此时31Q =,门G 打开,时钟脉冲CP 同时加到四个输出端a b c d Q Q Q Q ,因为CP是1Hz 秒脉冲,在1s 时光内高电温和低电平中断时光均为0.5s,是以a b c d Q Q Q Q ,在4s 内共进行4次.第三节奏停止后返回第一节奏,如斯反复,实现四路彩灯轮回显示.表2 四路彩灯工作进程注：时钟由第三节奏的1011返回到第一节奏的0000轮回进行5. 四路彩灯体系程序表6. 设计解释应用74LS02N节奏掌握器.74LS74D构成的四分频电路,74LS194D阁下双向移位.下面是它们的引脚图：7. 所需器件74LS32 5个.74LS194D 1个.74LS00 4个.74LS10 2个.74LS161 1个开关 1个.时钟源10000 HZ 5V 1个.5V 电压源 1个.探灯4个.导线若干条.8. Multisim仿真电路图经由过程Multisim仿真,该电路可以实现试验请求的四路彩灯显示体系及其轮回.9. 设计实现功效体系启动后按开关两次, 主动从初始状况按照划定程序完成3个节奏的轮回演示.第一节奏：四路彩灯从左向右逐次渐亮.第二节奏：四路彩灯从右向左逐次渐灭.第三节奏：四路彩灯同时亮,然后同时变暗.10. 实际电路的衔接和调试按照仿真的电路图和上面芯片的引脚图在面包板上连好线路,经检讨无误后,接通电源可看到四个二极管都亮,拔动开关,调好脉冲,不雅察二极管的变更,可以看到电路和仿真的一样.11. 设计应用该设计制造成饰灯,增长彩灯的数目可实际所须要的图形输出,作闪耀灯光应用可应用于贸易告白或者霓虹灯和家居装潢品.12.经验总结经由过程本学期对数字电路逻辑设计一书的进修,经由过程查找材料和网上搜刮相干材料,完成了本次课程设计.我又一次应用了所学常识,进一步懂得到本身所学的常识的感化.下面是我此次课程设计的心得领会.起首是四路彩灯电路的设计,我发明本身对芯片的功效照样不太懂得,后来又从新查了一遍,选择了适合的芯片.但又在连线时出了问题,出了问题其实不主要,主要的是让本身沉着下来,居心去找出问题的地点.然后用本身所学常识解决失落问题,硬是不克不及解决的,可以去就教他人,但在问他人的时刻,必定要懂得对方是如何解决失落这个问题的,不然你将一无所得,下次碰到这个问题你一样又不知道.其次是电路的衔接,线路衔接比划图难多了.在衔接的时刻先要检讨芯片.电线等.在衔接的时刻也要异常的仔细,并且要有耐烦,只要接错一根,就前功尽弃了.是以,要学会耐烦过细的做一件事,不要毛躁,不要粗心.当然,和他人的合作也异常主要.未来走入社会,可否找到好工作,或者说事业顺遂,团队合作占了很重的分量,而当今社会,许多公司.企业都异常看重团队合作精力.最后,我要感激黉舍给我们如许的实践机遇,也感激先生对我们的耐烦教诲.总之,此次设计,让我领会到了团队合作的主要性,让我今后做事更有耐烦,加倍仔细.。

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。

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。

课程名称：数字电路逻辑设计设计项目：四路彩灯显示系统设计专业班级：诵信学号：学生姓名：同组人姓名:指导教师：1、 熟悉常用中规模计数器的逻辑功能。

2、 掌握技术、译码电路的工作原理及应用。

3、 熟悉移位寄存器的工作原理、典型应用和调试方法。

二、 设计任务与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。

三、 设计原理图（a ）四路彩灯控制流程图四路彩灯即有四路发光二极管输出，设依次为Q d、Q c 、Q b、Q a ，若用高电平“1”表示灯亮，低电平“ 0”表示灯灭，由课程设计要求可知四路彩灯显示系统有如下表所示的输出设计课题: 设计目的四路彩灯显示系统设计说进制四路彩灯输出显示说 明输出所用时间Q dQ cQbQa开机初态0 0 0 01 0 0 0 1s 第一节拍 1 1 0 0 1s 逐次渐亮1 1 1 0 1s 1 1 1 1 1s1 1 1 0 1s 第二节拍 1 1 0 0 1s 逆序渐灭1 0 0 0 1s 0 0 0 0 1s1 1 1 1 : 0.5s0 0 0 0 0.5s 第三节拍 1 1 1 1 0.5s 同时亮0.5s ，然 0 0 0 0 0.5s 后同时灭0.5s ，进 1 1 1 1 0.5s 行四次0 0 0 0 0.5s 1 1 1 1 0.5s0 00.5s分析可知，要实现上表所示功能，需要一个分频器起节拍产生和控制作用， 每4s —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。

. I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同组班级同组学号同组指导教师武俊鹏、孟昭林、书勇、国冬2013年06 月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。

关键词：四路彩灯；计数器；移位寄存器；中小规模集成电路；目录目录1 需求分析-2 -1.1基本功能要求- 2 -1.2创新拓展功能- 3 -1.3设计原理- 3 -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- 9 -2.2 系统物理结构设计- 16 -2.2.1 循环控制电路物理结构- 16 -2.2.2 状态显示电路物理结构- 17 -2.2.3 完整系统电路物理结构- 19 -3 系统实现- 20 -3.1 系统实现过程- 20 -3.2 系统测试- 20 -3.3 系统最终电路图- 21 -3.4系统团队分工- 23 -4 总结- 24 -参考文献- 24 -1 需求分析1.1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：a)第一节拍时，四路输出Q1~Q4依次为1，使第一路彩灯先点亮，接着第二路、第三路、第四路彩灯依次点亮；b)第二节拍时，Q4~Q1依次为0，使第四路先灭，然后第三路、第二路、第一路彩灯依次灭；c)第三节拍时，Q1~Q4输出同时为1态0.5s，然后同时为0态0.5s，使四路彩灯同时点亮0.5s，然后同时灭0.5s，共进行4次。

课程设计四路彩灯显示系统一、设计目的⑴熟悉常用中规模计数器的逻辑功能。

⑵掌握计数、译码器的工作原理及应用。

⑶熟悉移位寄存器的工作原理、典型应用和调试方法。

二、设计任务与要求设计一个4路彩灯控制器，要求：开机后可自动从初始状态按规定程序进行循环演示。

⑴开机后可自动从初始状态按规定程序进行循环演示。

⑵彩灯花形又3个节拍组成。

第一节拍：逐次渐亮，灯亮时间1S，共用4S。

第二节拍；4路彩灯按逆序渐灭，也需4S。

第三节拍；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。

⑶彩灯用发光二级管（LED）模拟。

三、设计仪器与器件⑴数字电路实验箱。

⑵器件：74LS04、74LS08、74LS10、74LS32(两片)、74LS161、74LS194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。

图1：四路彩灯控制流程图图2：四路彩灯控制系统结构框图（1）74LS161的功能表74LS194的功能表（2）根据电路图根据74LS161的功能表310Q Q Q LD ••= 所以只要1=LD ，则芯片一直运行记数功能，132M Q Q =+，10M M = ，所以01=M 时，10=M 实现右移，10=Q 当11=M 时，00=M ，实现左移，03=Q设161的输出分别为，0Q 1Q 2Q 3Q ，194的输出分别为A Q B Q C Q D Q输出：n n A n AQ CP Q Q 31•↑+=+，n nB n B Q CP Q Q 31•↑+=+ n nC n C Q CP Q Q 31•↑+=+，n nD n DQ CP Q Q 31•↑+=+ 3Q 为1时，与CP 脉冲经过与门，随着CP 脉冲的变换，与门输出结果发生变换，8种情况，即明暗各变换4次。

（3）根据以上分析，得到状态转移图六、设计分析四路彩灯既有四路输出，设依次为dQ 、c Q 、b Q 、a Q ，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。

太原理工大学现代科技学院数字电路逻辑设计课程设计设计名称4路彩灯显示系统专业班级信息13-1班学号**********姓名0指导教师张文爱太原理工大学现代科技学院课程设计任务书注：课程设计完成后，学生提交的归档文件应按，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）专业班级信息13-1班学号2013100 姓名0 成绩设计名称：四路彩灯显示系统一、设计目的（1）熟悉常用中规模计数器的逻辑功能。

（2）掌握计数、译码电路的工作原理及应用。

（3）熟悉移位寄存器的工作原理、典型应用和调试方法。

二、设计任务与要求设计一个四路彩灯控制器，要求：（1）开机后可自动从初始状态按规定程序进行循环演示。

（2）彩灯花型由三个节拍组成。

（3）第一节拍：逐次渐亮，灯亮时间1秒，共用4秒钟。

（4）第一节拍：四路彩灯按逆序渐灭，也需4秒钟。

（5）第三节拍：四路彩灯同时亮0.5秒，然后同时变暗0.5秒，要进行四次，所需时间也为4秒，三个节拍完成一个循环。

（6）彩灯用发光二极管(LED)模拟。

三、设计原理(1)实验灯光变换效果如下图：0~1s1~2s2~3s 3~4s6~7s 5~6s 4~5s 8~8.5s 8.5~9s 9~9.5s 9.5~10s11.5~12s 11~11.5s 10.5~11s 10~10.5s ……………………………………装………………………………………订…………………………………………线………………………………………4路彩灯显示系统框图（2）因为系统要经历3个节拍，然后一直循环，灯光还要有相应的变化，所以需要一个实现节拍计数器，12个变化一循环所以可以采用74LS161来实现，实现计数之后，相应的灯光也要发生变化，逐渐变亮和逐渐变暗可以通过一个移位寄存器来实现，假设灯亮为1，则需要经历0000->1000->1100->1110->1111->1110-> 1100->1000->0000这个过程，可以使用74LS194的左移入0功能和右移入1功能来实现。

word格式文档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 月哈尔滨工程大学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。

关键词：四路彩灯；计数器；移位寄存器；中小规模集成电路；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 ..................................... - 3 -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......................... - 7 -2.2 系统物理结构设计............................. - 10 -2.2.1 循环控制电路物理结构.................... - 10 -2.2.2 状态显示电路物理结构.................... - 11 -2.2.3 完整系统电路物理结构.................... - 12 -3 系统实现.......................................... - 12 -3.1 系统实现过程................................. - 13 -3.2 系统测试..................................... - 13 -3.3 系统最终电路图............................... - 13 -3.4系统团队分工.................................. - 14 -4 总结.............................................. - 16 - 参考文献............................................ - 17 -1 需求分析1.1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。

四路彩灯显示电路_数字逻辑_课程设计数字电路逻辑设计课程设计设计题目：四路彩灯显示系统专业班级：姓名：学号：设计课题：四路彩灯显示系统设计1. 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。

2. 设计分析四路彩灯既有四路输出，设依次为dQ 、cQ 、bQ 、aQ ，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。

综上所述，要完成四路彩灯显示功能需要有分频器、节拍控制器、节拍程序执行器及脉冲源等电路。

记第一，二，三节拍分别为012Y Y Y 有效时间应为4秒，0Y 结束1Y 马上开始，1Y 后2Y 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。

应在开机瞬间，使移位型控制器的状态被确定下来，即012Y Y Y 节拍应为100，可控制输入信号使触发器置位、复位来实现。

数字电路逻辑设计课程设计设计题目：四路彩灯显示系统专业班级：姓名：学号：设计课题：四路彩灯显示系统设计1. 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。

2. 设计分析四路彩灯既有四路输出，设依次为dQ 、cQ 、bQ 、aQ ，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。

综上所述，要完成四路彩灯显示功能需要有分频器、节拍控制器、节拍程序执行器及脉冲源等电路。

记第一，二，三节拍分别为012Y Y Y 有效时间应为4秒，0Y 结束1Y 马上开始，1Y 后2Y 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。

应在开机瞬间，使移位型控制器的状态被确定下来，即012Y Y Y 节拍应为100，可控制输入信号使触发器置位、复位来实现。

为实现0Y 功能要求器件具有右移功能，为实现1Y 功能要求器件有左移功能；而且左、右移输入可为“0”也可为“1”；为实现2Y 功能，要求器件同时具有并行置数功能。

摘要随着科技日新月异的发展，在现代生活中，彩灯作为一种景观，安装在建筑物的适当地方一是作为装饰增添节日气氛，二是有一种广告宣传的作用；用在舞台上增强晚会灯光效果。

对动态灯光实时控制的装置很多。

这些控制装置被控灯光系统按设定的变化方案进行亮、灭灯控制，形成各种灯光图案，有时还配以和谐的音乐，使光、声、色的综合艺术效果。

此次，我们主要通过小型的数字集成器来设计更为实用的彩灯控制器。

本次课程设计基本要求设计一个四花样自动切换的彩灯控制器，要求实现(1)彩灯一亮一灭,从左向右移动；(2)彩灯两亮两灭，从左向右移动；(3)四亮四灭，从左向右移动；(4)从1～8从左到右逐次点亮，然后逐次熄灭；(5)四种花样自动变换。

通过对课设的分析得知，首先要实现的是四种彩灯花样的四种码，花样的显示，以及四种花样之间与彩灯右移的频率产生等要点进行一一分析与实现，时钟信号由两个555产生，一个矩形脉冲控制模十六计数器74LS161和八位右移寄存器74LS164,另一个脉冲控制双D触发器。

当彩灯完成一种花样时，双D触发器输出状态改变，数据选择器选择另一种码输出，彩灯变为下一种花样，直到完成四种花样再循环变化。

此外，本次课设对于全部的设计实现后，进行了要求提高，即每次花样完成后实现小彩灯的全灭，从而转接下一个花样。

【关键词】彩灯控制花样转换脉冲产生目录摘要 (1)前言 (3)第一章设计要求 (4)1.1 设计课题及要求 (4)第二章系统组成及工作原理 (5)2.1 系统组成框图 (5)2.2 工作原理分析 (5)第三章电路方案设计 (7)3.1 电路图设计 (7)3.2 方案比较 (7)第四章单元电路设计与计算 (9)4.1 555时钟脉冲产生电路 (9)4.2 四种码产生电路 (10)4.3 彩灯开关电路 (12)4.4 花样输出电路 (13)第五章实验、调试及测试结果分析 (15)5.1 结果的调试及分析 (15)结论 (16)参考文献 (17)附录1 花样彩灯控制器的原理总图 (18)附录2 元器件清单 (20)附录3 芯片的引脚图 (21)前言科学技术是第一生产力。

一﹑设计总体思路和设计原理（1）设计总体思路据任务书要求，彩灯显示要分为三个节拍在第一节拍时，从左边第一个彩灯到第四个彩灯依次亮起，即四路输出Q1至Q4依次为1。

在第二个节拍里，彩灯从右至左依次熄灭，即四路输出Q4至Q1依次为0。

第三个节拍时四彩灯同亮同暗两次，即彩灯同时输出“1”﹑“0”两次。

根据其亮灭持续时间为1秒的要求，可以确定需要一个脉冲发生器，并要求其周期为1s，即频率为1Hz。

（2）设计原理题目要求三个节拍，设计为一个分频器和一个计数器单元。

则按照要求设计为计数器计三次数一循环。

即计数器计三次数，每次为四秒，然后计数器清零循环。

于是设计为一个分频器，使用74LS161对秒脉冲进行四分频，然后输入到计数器中。

而计数器同样使用74LS161，其初始值为0。

那么从分频器中来到第三个脉冲时对计数器清零。

即计数器的循环计的数为0000B、0001B、0010B。

使用到的器件为：两片74LS161和一个反相器。

其次，对于位移器按照题目要求：在第一节拍时，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，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，闪亮两次。

首先向右移，并且一直向右移1。

然后是向左移，同理一直向左移1。

最后要求值四次数，值数D0~D3分为1111、0000、1111、0000。

值数的间隔为一秒。

根据要求，采用74LS194作为位移器。

第一节拍时，右移：S0和S1分别接入1和0。

第二节拍时，左移：S0和S1分别接入0和1。

第三节拍时，值数S0和S1分别接入1和1。

而在计数器上对应输出的数分别为00、01、10。

根据提供器件和要求，则用一些门电路组成一个计数器输出数的加1的加法器。

使用到器件为：一片74LS194、一个与门、一个或门和一反向器。

最后是彩灯部分根据题目要求和位移器74LS194的输出特征，将用四个彩灯共阴极的连接方式。

阳极分别连接74LS194的输出端Q0、Q1、Q2、Q3。

电子技术课程设计报告设计题目：院（部）：专业班级：学生姓名:学号:指导教师:本次课程设计应用了彩灯控制器的原理，主要采用74LS93模十六计数器和555多谐振荡器，实现了四花样自动循环变换。

首先要分析设计要求，从要实现四花样入手推导出要使用的芯片。

可通过八位右移寄存器74LS164实现八个彩灯的向右移动，从它的右移输入端输入四种码来实现它的四种花样。

根据四种花样来确定这四种码，而这四种码可通过模十六计数器74LS161产生。

要实现彩灯的自动转换，把四种码输入四选一数据选择器74LS153的四个输入端，它的地址输入端接双D触发器74LS74的两个输出端，74LS74可产生四种循环的状态，从而实现彩灯的自动转换。

时钟信号由两个555产生，一个产生周期为0.721秒的矩形脉冲控制模十六计数器74LS93和八位右移寄存器74LS164,另一个产生周期为14.01秒的脉冲控制双D触发器。

当彩灯完成一种花样时，双D触发器输出状态改变，数据选择器选择另一种码输出，彩灯变为下一种花样，直到完成四种花样再循环变化。

关键词彩灯、循环、移位寄存器、数据选择器、时钟脉冲、自动转换摘要 (1)关键词 (1)1.绪论 (3)2.设计与要求 (3)2.1内容设计 (3)2.2设计要求 (3)2.3主要元件和材料 (4)3.系统组成及其工作原理 (4)3.1系统组成框图 (4)3.2各模块的组成及功能分析 (4)3.3工作原理分析 (5)4.各部分电路设计 (6)4.1电源电路 (6)4.2四种码产生电路 (7)4.3双彩灯自动转换电路 (8)4.4花样输出电路 (9)4.5总体电路图 (10)5.实验连接和调试 (11)5.1电路的连接和安装 (11)5.2电路的调试 (11)6.结束语与心得体会 (11)参考文献 (13)附录 (14)四花样彩灯控制器1.绪论彩灯控制器有着非常广泛的运用，如：LED彩灯，音乐彩灯控制器，二维彩灯控制器等等。

课程设计课程名称数字电子技术课程设计课题名称四路彩灯显示系统专业电气工程及其自动化班级电气0781班学号 2姓名指导教师赵振兴2010 年1 月10日湖南工程学院课程设计任务书课程名称：数字电子技术题目：四路彩灯显示系统专业班级：电气0781学生姓名：学号：10指导老师：赵振兴审批：任务书下达日期2010 年 1 月 4 日设计完成日期2010 年 1 月10 日第一章系统组成及工作原理 (7)1.1 设计总体思路 (7)1.2 基本原理 (8)1.3 框图 (8)第二章单元电路设计 (8)2.1 时钟脉冲产生电路 (9)2.1.1 具体实现 (9)2.2 循环控制电路 (10)2.2.1 具体实现： (11)2.3 彩灯花样输出电路 (11)2.3.1 运用到74LS194功能表 (12)2.3.2 通过12进制计数器的输出端的C、D信号控制移位寄存器的S0和S1及其ＣＬＲ＇端真值表 (13)2.3.3 彩灯花样输出电路接线图 (14)第三章总电路设计 (15)第四章实验、调试及测试结果分析 (16)4.1 结果的调试及分析 (16)4.1.1 调试使用的主要仪器: 数字万用表直流稳压电源示波器函数信号发生器164.1.2 测试电路的方法和技巧: (16)4.2 调试中出现的故障、原因及排除方法： (16)4.2.1 彩灯只有一种花样变化，没有其它的花样： (16)4.2.2 彩灯无规律变化： (16)4.2.3 彩灯的四种花样都有，但一次循环结束到另一次循环开始中间有段时间彩灯不亮：16第五章总结与设计调试体会 (17)第六章附录 (18)6.1 元器件清单： (18)6.2 参考文献 (18)第一章系统组成及工作原理1.1设计总体思路根据课程设计课题要求，要实现本系统，需要设计时钟脉冲产生电路，循环控制电路和彩灯花样输出电路。

时钟脉冲产生电路由74LS161分频实现，循环控制电路由74LS161和7420实现，彩灯花样输出电路由74LS194和相关逻辑电路实现。