数字逻辑课程设计报告 - 多路彩灯控制器(2)

2019-01-10 13:05

6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 01110111 00110011 00010001 11100111 11000011 10000001 11111000 11111100 11111110 11111111 01111111 00111111 00011111 00001111 00000111 00000011 00000001 这3种花型在每种频率下各显示一遍,三种花型完全显示一遍需要的总结拍数为32,即1~8显示第一个花型,9~16显示第二个花型,17~31显示第三个花型。

要用194实现三个花型的连续显示必须对两片194的S1、S0和SL、SR一句节拍的变化进行相应的改变,将两片194分为低位片和高位片,再将其输出端从低位到高位记为L1~L8。列出各花型和其对应的194的S1、S0、SL、SR的输入信号及节拍控制信号列表如下:(用^Li表示Li的取非) 花型 低位片 SL 1 2 3 X ^L8 X X

S1 S0 SL SR 1 0 1 1 X X X x S1 S0 1 1 1 1 节拍控制信号 QDQE 00 10 01 11 SR ^L8 0 X 1 ^L8 0 ^L8 0 L4 L4 0 0 ^L8 0 ^L8 0 列出卡诺图分析 194低位片 QD

0 1 QE 0 X ^L8 1 X X SL=^L8

QD

0 1 QE 0 ^L8 X 1 ^L8 ^L8 SR=^L8

194高位片

QD

0 1 QE 0 X X 1 X X SL=X QD

0 1 QE 0 ^L8 ^L8 1 L4 L4 SR=^L8^E+ L4 E QD 0 1 QE 0 0 1 1 0 0 S1=D^E

QD 0 1 QE 0 1 0 1 1 1 S0=^ (D^E)

QD 0 1 QE 0 0 0 1 0 0 S1=0

QD 0 1 QE 0 1 1 1 1 1 S0=1

由上图分析可以得到控制194高、低位片的左移右移变化控制端S1、S0以及串行输入端的由161的输出端QD、QE和本身输出端L4和^L8控制。用去QA—QH表示161从低位到高位的个输出端。 控制结果表达式如下: 194低位片 S1= D^E S0=^S1 SL=^L8 SR=^L8 电路图如下:

1 CP32

& CP16194高位片 S1=0 S0=1 SL=X SR=^L8^E+ L4 E &11&1&&1&&

1CP1QA1QB1QC1QD1S11S01194(1)CLRSRABCDSLCLRSRA194(2)BCDQA2QB2QC2QD2S12S02SL五 总体电路图

六 电路组装、调试过程中发生的问题及解决的方法。

刚开始数电实习的时候,我想到了,先设计电路,再搭电路,以便后来的排错,从而完成实习要求。

在设计电路时,我先确定了总体框图,555的CP脉冲电路,74,151的分频电路相对容易,很快就设计好了,难就难在161和194的关系处理上,怎么用161控制194的花型转换,怎么用194连续显示3种花型呢?接着我想到161的功能就是计数,它可以通过计数来控制花型的转换,而194是移位寄存器,通过控制它的SL,SR,S0,S1,就可以进行花型的显示,而卡诺图化简就可以找出161和194的关系,理清思路后,我很快就完成了设计。

周三我就开始用面包板搭电路了,再搭电路前,我用万用表测了面包板的正负极是否连通,在确保它是连通的后才正式搭电路,由于设计和仿真都是自己一步步扎扎实实地走的,周五就进行了测验,加上电后,我分模块对电路进行了测试。

1.测试脉冲产生模块。

在555定时器的3脚插上了一个LED灯后,发现灯不亮,我就怀疑是不是点没加进去,检查后发现,我把电源负极和地分开了,没有把它们接在一起,这就相当于电路没连通,在用导线把它们连接好后再加电,LED灯正常闪亮,我又在151的Y输出端接上了一个LED灯,正常闪亮,说明脉冲产生电路是正常的。 2.测试节拍控制模块。

我先把A接0,发现Y输出接的LED灯和CP输出端接的灯闪亮是同步的,即还没有分频,再把A接高电平,这时现Y输出接的LED灯和CP输出端接的灯闪亮便不是同步的了,即实现了分频,分频电路正确。 3.测试花型控制电路和花型演示电路。

我在两片161的输出端都接上了LED灯,观察它计数是否正确,再在两片194的输出端接上LED灯,观察其分频前的花型和分频后的花型是否正确。在加电后,观察到161可以正常计数,且194的花型显示也是正确的,但就是在161计数到32后没有进行分频,在分频模块功能正常的前提下,出现这种情况的原因只有一种,那就是A的高电平没有返回给151,所以对于151来说在A是0时,输出的就是CP,所以没有分频,我用万用表测了151的A引脚和161的F输出,发现是正常连通的,但是加电后还是不能分频,既然不是接触不良,那问题会出在哪呢?这引起了我的思考,会不会是F脚的输出逻辑电平达不到1,因为我在F脚接了一个LED灯,会产生压降,虽然灯可以亮,但它的逻辑值却是0,那么把F脚的这个灯拔掉这一问题会不会就解决掉了呢?在拔掉灯后,我惊喜地发现在161计数到32后,可以实现分频了! 至此,测试完满结束。

七 附加功能的实现

当我完成基本的实验电路后实习的老师建议我去尝试一下,用数码管实现花型的现实,即当时第一个花型时,数码管显示1,以此类推。我用了几个小时的时间想出来了解决方案,用一片48芯片和一个数码管实现,将48芯片的D,C管脚分别接地,A接F1非或F2,即F1与F2非得与非,前面的电路已经实现,只须连接,B接F1,其他的输入管脚按照芯片的工作要求进行连接。在连接电路时必须注意管脚的位置,开始接错了,数码管显示的是2,4,6。最后检查是管脚位置接错了,检查完后,按照对的管脚图连接电路,数码管显示出了1,2,3.所以必须足够的耐心,细心。

八 分析和总结。

本次课程设计我用了一个星期的时间就全部做完,两天天设计,两天测试,因为在设计之前根据设计的要求,每个模块都仔细的设计分析了,扎扎实实一步步实现,才有这么高的效率。而且从本次课程设计中收获很多。可以总结为以下的几点:

(一)学会了灵活运用数电知识

这次课程设计主要是运用数字电路逻辑设计的一些相关知识,在整个实习过程中,都离不开对数字电路课程知识的再学习。151,194,161,555各个芯片的功能,真值表都熟悉了一遍。巩固了数电知识。在刚开始设计花型时,由于我对194芯片的SR,SL控制不是很清楚,所以就在这块打住了,后来认真查书,找到控制它们的规律后,完成了194显示花型的设计,也完成了161对194的控制。

(二)锻炼了分析问题的能力和排错能力

在拿到这个题目时,我首先进行了分析,它要实现什么功能,分哪几个模块,各个模块又由哪些芯片构成,这些芯片该怎么用,各个模块之间又有什么联系。 在分析好这些后,再进一步地完善设计内容,从整体到部分,分而治之是核心。 设计好方案后,进行电路的搭建。在测试电路时,不可避免地出现了各种错误,但是把问题具体化,大化小,最后还是可以找出问题,并解决问题的。只要有足够的耐心和细心,思路清晰,就会很轻松地解决问题。通过这次实习,我的逻辑思维能力得到了很好的锻炼,分析问题和解决问题的能力也得到了提升,排错能

力也比以前好了。

(三)提高了动手能力


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