数字电子技术综合实验报告_-移位寄存器型彩灯控制器.doc

课程设计(综合实验)报告 ( 2009-- 2010 年度第一学期) 名 称： 数字电子技术综合实验 题 目： 移位寄存器型彩灯控制器 院 系： 电气与电子工程学院 班 级： 学 号： 学生姓名： 指导教师： 设计周数： 一周 日期：2010 年 1月 19日 课程设计(综合实验)的目的与要求 1.目的 （1）综合实验是教学中必不可少的重要环节，通过综合实验巩固、深化和扩展学生的理论知识与初步的专业技能，提高综合运用知识的能力，逐步增强实际工程训练。 （2）注重培养学生正确的设计思想，掌握综合实验的主要内容、步骤和方法。 （3）培养学生获取信息和综合处理信息的能力、文字和语言表达能力以及协作工作能力。 （4）提高学生运用所学的理论知识和技能解决实际问题的能力及其基本工程素质。 （5）培养学生撰写课程设计报告的能力和严谨的工程素养，为其以后学习工作打好基础。 2.要求 （1） 能够根据设计任务和指标要求，综合运用电子技术课程中所学到的理论知识与实践技能独立完成一个设计课题。 （2）根据课题需要选择参考书籍，查阅手册、图表等有关文献资料。要求通过独立思考、深入钻研综合实验中所遇到的问题，培养自己分析、解决问题的能力。 （3）进一步熟悉常用电子器件的类型和特性，掌握合理选用的原则。 （4）学会电子电路的安装与调试技能，掌握常用仪器设备的正确使用方法。利用“观察、判断、实验、再判断”的基本方法，解决实验中出现的问题。 （5）学会撰写综合实验总结报告。 （6）通过综合实验，逐步形成严肃认真、一丝不苟、实事求是的工作作风和科学态度，培养学生树立一定的生产观点、经济观点和全局观点。 二、设计（实验）正文 (一)设计的题目及要求 1.要求采用移位寄存器设计一个彩灯控制器。 2.要求以按一定规律改变彩灯的输入电平值，控制彩灯的亮与灭，按预定规律显示一定的花型。所要求的花型如下： 花型1：8路彩灯从左至右顺次渐亮，全亮后逆序渐灭；循环两次。 花型2：8路彩灯从中间到两边对称地逐次渐亮，全亮后仍由中间到两边逐次渐灭；循环两次。 花型3：8路彩灯分两半，从左至右顺次渐亮，全亮后则灭，循环三次。 3.要求花型先以快节拍显示上面的三种花型，然后再以慢节拍显示一遍，最终整体循环。 （二）设计思路及过程。 本实验一共有快慢两个节拍和128个状态,有8个彩灯,分为两组,可以有两个194移位寄存器来控制.用二进制分频器和数据选择器控制快慢节拍的选取,用7个JK触发器组成7位2进制累加器和门电路来控制两片194移位寄存器电路,从而控制八个彩灯的运行. 过程图如下: 总清零开关 二进制分频器 数据选择器 7 位二进制计数器 移位寄存器电路 彩灯 分频电路和数据选择器 把D触发器改成T触发器,构成二进制计数器 脉冲电源 二进制计数器 二选一数据选择器 CLK2 CLK CLK1 选择信号Choose 真值表为 ClkCLK2Choose00011110 CLK10010010111 真值表可得CLK的表达式为：CLK=Choose CLK1+ChooseCLK2. 2.控制电路和编码发生器 题目中要求三种花型以快慢节拍循环两次，每次需要16*2+8*2+5*3=63个节拍，再加上清“0”一拍，共64拍，若循环两次共需128拍，且彩灯的每一种状态都是按表1所示的顺序变化的，因此想到利用计数器的状态变化来控制彩灯的变化。7位二进制计数器刚好128个状态，若以Q6 Q5 Q4 Q3 Q2 Q1 Q0表示计数器的状态，当计数器有0000000——1111111变化时正好可以对应8个彩灯的变化。此时需要解决的是如何实现7位二进制计数器和如何利用计数器的状态来实现对彩灯的状态的控制这两个问题。 7位二进制计数器可以采用很多中方法来实现，通常可采用两个4位二进制集成计数器级联，并利用本身的同步或异步置数端来实现，但考虑到整个电路要有直接清零功能，同时Multisim中集成计数器类型较少且大多不能异步（直接）清零，所以本次设计的电路没有采用集成计数器，而是通过7个JK触发器来实现7位二进制计数器。这样以计数器的输出的变量的组合作为移位寄存器的控制信号，即可实现整个彩灯控制电路的功能。 （3）编码发生器 题目中要求采用移位寄存器按照一定的节拍，一定的规律改变彩灯的输入电平值，来控制彩灯的亮与灭，使其显示不同的花型，首先对彩灯的状态进行约定，Q0、Q1、Q2、Q3