1、2013 年 6 月 23 日广东工业大学课程设计任务书一、课程设计的内容完成彩灯循环控制器的设计任务。 二、课程设计的要求与数据设计要求包括：1. 10 路彩灯分别用 10 个发光二极管 L0、L 1L9 模拟。2. 要求显示四种不同的花型：1）10 路彩灯按照 L0、L 1L9 的顺序轮流点亮。2） 10 路彩灯按照先奇数次灯、后偶数次的顺序轮流点亮。3） 10 路彩灯按照 L0L1 亮、L 1 L2 亮、L 2L3 亮、L 8L9 的顺序轮流点亮。4） 10 路彩灯按照 L0L9、L 1L8、L 2L7、L 3L6、L 4L5 的顺序依次点亮，然后按相反的顺序依次灭掉。以上四种花型一直反
2、复循环显示。3. 该控制电路应有启动和复位按钮。按下复位按钮，全部灯灭。按下启动按钮，彩灯按上述规律变化。三、课程设计应完成的工作1. 利用各种电子器件设计彩灯循环控制器；2. 利用 DE2 板对所设计的电路进行验证； 3. 总结电路设计结果，撰写课程设计报告。四、课程设计进程安排序号 设计各阶段内容 地点 起止日期五、应收集的资料及主要参考文献发出任务书日期： 年 月 日 指导教师签名：计划完成日期： 年 月 日 基层教学单位责任人签章：主管院长签章：摘要这次的课程设计用 74192 计数器，7442 译码器，74153 多路选择器和 7447 译码器来实现彩灯循环的控制。彩灯循环电路的实质
3、是由计数器产生一系列计数，经过译码器，多路选择器后变成一系列有规律的序列，最后由指示灯和数码管分别显示出来。其中有规律的序列包括自然序列，奇数序列，偶数序列还有另外两个移动循环序列。关键词：（3-5 个）目录（自动生成目录）1.设计内容和要求： 210 路彩灯分别用 10 个发光二极管 L0、L 1L9模拟 .2按要求显示四种不同的花型 2该控制电路应有启动和复位按钮 32. 总体设计思路及设计方案 33. 各模块电路设计与实现 43.1 计数电路单元 .43.2 编码单元电路 .43.2.1 自然序列显示电路 43.2.2 奇数序列和偶数序列 53.2.3 花形 3 单元电路 73.3 指示
4、灯显示电路 .93.4 数码管显示电路 .9实验结果 10总结 10参考文献： 111 设计内容及要求设计要求包括：3. 10 路彩灯分别用 10 个发光二极管 L0、L 1L9 模拟。4. 要求显示四种不同的花型：1）10 路彩灯按照 L0、L 1L9 的顺序轮流点亮。2） 10 路彩灯按照先奇数次灯、后偶数次的顺序轮流点亮。3） 10 路彩灯按照 L0L1 亮、L 1 L2 亮、L 2L3 亮、L 8L9 的顺序轮流点亮。4） 10 路彩灯按照 L0L9、L 1L8、L 2L7、L 3L6、L 4L5 的顺序依次点亮，然后按相反的顺序依次灭掉。以上四种花型一直反复循环显示。3. 该控制电路
5、应有启动和复位按钮。按下复位按钮，全部灯灭。按下启动按钮，彩灯按上述规律变化。2 总体设计思路及设计方案本次设计总电路由计数电路，编码单元电路，指示灯电路和数码管显示电路组成，其总电路结构框图如图 1 所示：编码单元电路 1编码单元电路 2编码单元电路 3编码单元电路 4计数电路数码管显示电路指示灯电路CP脉冲图 1首先输入脉冲信号和开始信号，计数电路产生 09 的四位二进制计数，这四位二进制计数分别送到编码单元的各个电路，从而产生四个不同的花形，再由计数电路控制四个花形按顺序输出。其总电路图如图 2 所示：（用文字和图结合的方式说明设计思路，可讨论若干方案最终确定某个方案。 ）3 各模块电路
6、设计与实现（描述各单元电路的设计过程，并给出相应各单元的电路图，每个图应有图名及标号）3.1 计数单元该电路单元用 74192 计数器来实现。74192 是双时钟十进制计数器。本电路用74192 来实现 00001001 的十进制计数，同时用另外一个 74192 的低两位来实现四个花形的顺序输出。其电路图如图 3 所示：3.2 编码单元3.2.1 自然序列显示电路由于该设计的计数单元本身就是十进制计数器，可以直接输出自然序列。这个序列的状态如表 1：DCBA L9.L8.L7.L6.L5.L4.L3.L2.L1.L00000 0 0 0 0 0 0 0 0 0 10001 0 0 0 0 0
7、0 0 0 1 00010 0 0 0 0 0 0 0 1 0 00011 0 0 0 0 0 0 1 0 0 00100 0 0 0 0 0 1 0 0 0 00101 0 0 0 0 1 0 0 0 0 00110 0 0 0 1 0 0 0 0 0 00111 0 0 1 0 0 0 0 0 0 01000 0 1 0 0 0 0 0 0 0 01001 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0表 1但为了实现四个花形的顺序输出，该自然序列显示电路还是要经过 7442 译码器和 74153 多路选择器。7442 译码器的作用在于将 4 位 BCD 码的 10 组代码翻译成 10 个与十进制
8、数字符号对应的输出信号，图中输入端 ABCD 为 8421 码，输出端 O0NO9N 分别代表十进制数字 09。74153 是个双 4 路选择器，其功能是选择输出四个编码单元电路的值。本电路中用了 5 个 74153 来选择输出四个花形。74153 的器件上用 1C0 和 2C0 来连接对应的输出端 O0NO9N。当 74153器件的 A 和 B 为 00 时，顺序输出自然序列的值。最后经过指示灯和数码管显示出来。如图 4 所示：图 43.2.2 奇数序列和偶数序列本次设计所使用的计数单元本身就是一个十进制计数器，因此可以用错位的方法来实现奇数序列和偶数序列的输出，所使用的元件仍然是 7442
9、 译码器和74153 多路选择器。7442 译码器的使用方法跟自然序列所使用的方法一样，只是 74153 选择器的接法不同。这个序列的状态如表 2：DCBA L9.L8.L7.L6.L5.L4.L3.L2.L1.L00000 0 0 0 0 0 0 0 0 1 00001 0 0 0 0 0 0 1 0 0 00010 0 0 0 0 1 0 0 0 0 00011 0 0 1 0 0 0 0 0 0 00100 1 0 0 0 0 0 0 0 0 00101 0 0 0 0 0 0 0 0 0 10110 0 0 0 0 0 0 0 1 0 00111 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0
10、1000 0 0 0 1 0 0 0 0 0 01001 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0表 2本次设计中用了五个 74153 选择器来实现 10 个状态的输出。其中从上到下分别代表 10 个状态输出组。如图 5 所示。为了实现奇数序列和偶数序列的输出，就让 7442 的第一个输出量 O0N 连接到第一个 74153 的 2C1，7442 的第二个输出O1N 连接到第二个 74153 的 2C1，7442 的第三个输出 O2N 连接到第三个 74153的 2C1，7442 的第四个输出 O3N 连接到第四个 74153 的 2C1，7442 的第五个输出 O4N 连接到第五个 74153
11、 的 2C1，7442 的第六个输出 O5N 连接到第一个74153 的 1C1，7442 的第七个输出 O6N 连接到第二个 74153 的 1C1，7442 的第八个输出 O7N 连接到第三个 74153 的 1C1，7442 的第九个输出 O8N 连接到第四个 74153 的 1C1，7442 的第十个输出 O9N 连接到第五个 74153 的 1C1，这样经过 74153 后输出的序列为 1，3，5，7，9，0，2，4，6，8。图 53.2.3 花形 3 单元电路本次设计所使用的计数器是十进制计数器，为了按照顺序01，12，23，34，45，56，67，78，89，90 的输出，可以使
12、用相关联的方法，使某一个变量关联下一个变量，从而达到两个变量同时输出。这里使用了 10 个与门。这个序列的状态如表 3：DCBA L9.L8.L7.L6.L5.L4.L3.L2.L1.L00000 0 0 0 0 0 0 0 0 1 10001 0 0 0 0 0 0 0 1 1 00010 0 0 0 0 0 0 1 1 0 00011 0 0 0 0 0 1 1 0 0 00100 0 0 0 0 1 1 0 0 0 00101 0 0 0 1 1 0 0 0 0 00110 0 0 1 1 0 0 0 0 0 00111 0 1 1 0 0 0 0 0 0 01000 1 1 0 0 0
13、 0 0 0 0 01001 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1表 3连接方法如图 6 所示：图 6本次设计使用的计数器是十进制计数器，为了实现 09，18，27，36，45 顺序依次点亮，再反序依次灭掉的序列，要使用与门来实现。这个序列的状态如表4：DCBA L9.L8.L7.L6.L5.L4.L3.L2.L1.L00000 1 0 0 0 0 0 0 0 0 10001 1 1 0 0 0 0 0 0 1 10010 1 1 1 0 0 0 0 1 1 10011 1 1 1 1 0 0 1 1 1 10100 1 1 1 1 1 1 1 1 1 10101 1 1 1 1 0 0 1
14、 1 1 10110 1 1 1 0 0 0 0 1 1 10111 1 1 0 0 0 0 0 0 1 11000 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1表 4由表中可以看出 0000 和 1000，0001 和 0111，0010 和 0110，0011 和 0101的输出是一样的，因此可以相关联在一起，使用与门。如图中 O0N 与 O8N 用一个与门连起来，O1N 和 O7N，O2N 和 O6N，O3N 和 O5N 都分别用一个与门连起来。为了实现一次输出后，下次输出时上次输出的灯还同时亮，必须用与门把本次的输出连接到上一次的输出。如图 7 所示。图 73.3 指示灯显示电路这个指示灯显
15、示电路就由 10 个输出管来实现。这 10 个输出管分别对应于5 个 74153 的 10 个输出变量。如图 8 所示：图 83.4 数码管显示电路这个数码管显示电路由两个 7447 元件实现。元件如图 9 所示。图 94 实验结果完成总电路图后，经编译无误后，加载到 DE2 板，然后运行。实验结果如下：10 路彩灯能在编号依次所要求的四种花形下点亮，10 个数码管能依次显示相应的数字，且不断循环，每个数字显示时间相等；并且该控制电路应有启动、复位按钮。按下复位按钮，自动清零显示数字“0” ；按下启动按钮，彩灯按上述规律变化。5 总结该电路的设计基本上完成了实验的要求功能。按下复位键能够复位，
16、然后按下启动键才能开始运行。在设计这个电路的时候遇到了许许多多的问题，例如：怎样能使 10 路彩灯能够自动循环点亮，怎样使彩灯显示奇数偶数数字，怎么切换到花型，怎样把这些模块电路连接起来等等问题。这些问题都是要经过上网查找资料，了解芯片的功能，在草稿纸上一遍又一遍的画出电路图，经过化简后再在软件Quartus上做出相应的电路图。在这次的课程设计中，我收获很大，具体有以下几方面：1. 学以致用。在学习数字电路的过程中，上课我们都是些理论上的东西，并且上学期做实验也是照着书本上给出设计好的电路连线，却一直都没有正在运用到自己所学的知识来设计一个电路。而这次的课程设计真正让我们通过自己的知识和努力，
17、通过自己查阅资料、分析来解决问题。这不但能巩固我们所学的理论知识，又能提高我们的实践能力。2. 学会分析解决设计上的问题。在设计电路的过程中，每一步都要自己去思考分析，遇到问题时，经常都要经过多次的尝试来解决改善问题，有时一点微小的错误都会影响到结果的正确以否，而这些微小的错误经常都是很难发现，这就需要我们学会仔细分析问题。3. 懂得了如何去安装调试电路。设计电路，关键步骤还在于解决实际遇到的问题，安装调试出正确的结果，这一步是至关重要也是最为困难的。很多时候，理论分析正确，调试却不一定正确，这关键也在于调试过程是否正确。我们必须遵循一些安装调试步骤，先单个调试，然后再整体调试，先局部再整体，
18、切不可一次安装后调试，因为这样是很难查出错误来。总之，这次的课程设计的收获是很大的，通过这几天的努力，终于设计出“彩灯循环控制器”的电路。从开始的无从下手到熟悉各种芯片的功能，到尝试着设计各个单元电路，再到每个细节问题错误的改进和矫正，这里的每一步都是一个大大的提高，特别是许多的细节问题都是很棘手的。但是结果证明，只要不断地努力，不断地思考，目标是一定会实现的。参考文献1 王冰, 张仲选. 基于载体信息值比较的信息隐藏方法J. 西北大学学报(自然科学版), 2004, 34(4): 389-393. (此条目为参考的期刊文章的格式示例，替换成你自己的内容)2 王炳锡等 . 数字水印技术M. 西安：西安电子科技大学出版社 , 2003: 101-120.(此条目为参考的专著的格式示例，替换成你自己的内容)附录 （给出完整的电路图，用 A4 纸打印）
