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数字电路逻辑设计

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专业班级：姓 名：学 号： 课 程 设

计

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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

Qd、

Qc、

Qb、

Qa，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 Qd输 出 Qc所用时间 Qa Qb 1s 1s 1s 1s 1s 1s 1s 1s 开机初态 第一节拍 逐次渐亮 第二节拍 逆序渐灭 0 0 0 0 1 0 0 0 1 1 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 .

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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 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 0.5s 0.5s 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。

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。应在开机瞬间，使移位型控制器的状态被确定下来，即Y0Y1Y2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Y0功能要求器件具有右移功能，为实现Y1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

Y2功能，要求器件同时具有并行

QAQBQCQD置数功能。因此可选用一种具有左移、右移和并行置数功能的通用移位寄存器74LS194。74LS194具有并行输入端A、B、C、D，并行输出端右移输入端SR，左移输入端SL和模式控制输入端除端CLR。模式控制输入

Y0Y1Y2.

、、、，

S0，

S1以及一个无条件直接清

S0，

S1有00、01、10、11四种组合方式，分别表示双向

Y0Y1Y2移位寄存器所具有的四种功能，即禁止、右移、左移和并行置数。为了使当

=100时，

S0S1 =01（右移），=010时，

S0S1=10（左移），当

Y0Y1Y2=001