课程设计(综合实验)报告

( 20 12 -- 20 13 年度第 1  学期)

名    称：    电子技术综合试验      

  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：    孙淑艳                 

设计周数：      1                   

成    绩：                            

          

日期： 2013  年 1月 14 日

目录

任  务  书... 2

一、 目的与要求... 2

1.目的... 2

2.要求... 2

二、 主要内容... 3

三、 进度计划... 3

四、 设计（实验）成果要求... 4

五、 考核方式... 4

移位寄存器型彩灯控制器... 4

一、课程设计(综合实验)的目的与要求... 4

二、设计（实验）正文... 5

三、课程设计（综合实验）总结或结论... 10

四、参考文献... 10

附录... 10

任  务  书

一、 目的与要求

1.目的

1.1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。

1.2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。

1.3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。

1.4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。

2.要求

2.1 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。

    2.2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。

    2.3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。

    2.4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。

    2.5学会撰写综合实验总结报告。

    2.6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。要求学生在设计过程中，坚持勤俭节约的原则，从现有条件出发，力争少损坏元件。

    2.7在综合实验过程中，要做到爱护公物、遵守纪律、团结协作、注意安全。

二、 主要内容

共有8个既有学习价值又有一定的实用性和趣味性的设计课题，学生根据自身情况自由选择其中之一。

1.移位寄存器型彩灯控制器2.智力竞赛抢答器3.电子拔河游戏机4.交通信号灯控制器

5.数字电子钟6.电子密码锁7.电子秒表8.数字电子钟（硬件）

三、 进度计划

四、 设计（实验）成果要求

1.学生根据所选课题的任务、要求和条件进行总体方案的设计，通过论证与选择，确定总体方案；然后对方案中单元电路进行选择和设计计算；最后画出总体电路图。

2.预设计经指导教师审查通过后，学生即可向实验室领取所需元器件等材料，在面包板上组装、调试电路，使之达到设计指标要求。

3.在Multisim软件平台上学生可直接设计、仿真和实现，直至达到设计要求。

五、 考核方式

综合以下指标评定综合实验总成绩：优、良、中、及格和不及格。

1.设计方案的正确性与合理性；

2.实验动手能力(安装工艺水平、调试中分析解决问题的能力以及创新精神等)；

3.总结报告；

4.答辩情况(课题的论述和回答问题的情况)；

5.设计过程中的学习态度、工作作风和科学精神。

                                       学生姓名：吴阳

指导教师： 孙淑艳

20##年1月14日

移位寄存器型彩灯控制器

彩灯控制器可以自动控制多路彩灯按不同的节拍循环显示各种灯光变换花型，它广泛用于大型灯会、舞台灯光控制、体育馆灯光控制以及节假日灯光装饰中。实现彩灯控制的方法很多，如用EPROM编程、单片机、纯硬件电路等。当彩灯路数较少且花型变换较为简单时，可采用移位寄存器进行控制。

一、课程设计(综合实验)的目的与要求

1 要求三种变换花型

八路彩灯从左至右顺次渐亮，全亮后逆序渐灭；循环２次

八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对称地逐次渐灭；循环２次

八路彩灯分两半，从左至右顺次渐亮，全亮后则灭；循环３次

2  三种花型先以慢节拍显示一遍,再以快节拍显示一遍,构成一次大循环,然后重复.

二、设计（实验）正文

  1、原理框图

彩灯控制器以某种节拍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。因此彩灯控制器需要一个能够按一定规律输出不同高低电平编码信号的编码发生器，同时还需要编码发生器所要求的时序信号和控制信号。由于实际应用场合所带彩灯可能是功率较大的白炽灯或其它，因此还需要一定的驱动电路，实验中因采用发光二极管或指示灯，故可省略驱动电路。彩灯控制器的原理框图如图3.1.1所示。

图1.1  彩灯控制器原理框图

2、设计思路      

2.1 明确设计要求

   彩灯控制器的对外接口信号示意图如图10-22所示。

 

图10-22   彩灯控制器的对外接口信号示意图

设彩灯控制器输出为1时可以点亮彩灯，为0时不能点亮彩灯。根据原题要求列出彩灯控制器的各花型的状态列表，花型1的状态列表如表10-6所示，花型2的状态列表如表10-7所示，花型3的状态列表如表10-8所示。表10-9为一次总循环所需要的状态列表，其中加入了第64个状态并规定为清零，是为了使状态总数等于2⁶，以简化控制器电路。

表10-6  花型1的状态列表                           表10-7  花型2的状态列表

表10-8  花型3的状态列表

表10-9   彩灯控制器一次总循环的状态列表

2.2  确定系统方案和逻辑划分：1、64节拍产生及快慢分频控制器

                             2、控制门电路

                             3、用移位寄存器构成的彩灯信号生成器

2.3   128节拍产生及快慢分频控制器的设计

2.3.1 一个时钟信号产生电路，其框图如图10-23所示，能通过由Q6（第七位二进制数）、D触发器和门电路构成的二选一数据选择器选择输出某频率的时钟信号或它的二分频信号，并将信号传递给拍产生器和移位寄存器，以此来实现彩灯快、慢共128节拍的控制。

图10-24    产生64节拍信号

2．4 用移位寄存器构成的彩灯信号生成器

  两片74LS194D移位寄存器，如图10-25所示。74LS194D能左移、右移、清零或并行置零，可满足题目中的要求，两片74LS194D共有8个输出信号，分别控制8路彩灯。

        

图10-25   两片74LS194D移位寄存器的接口信号

2.5 控制门电路的设计

由控制器的慢节拍或快节拍的64个状态与74LS194D芯片的控制信号对应关系，可以得出表达式

D_SL（2）=1

D_SR（1）=0

利用表达式可连接出控制门电路

                     见附录2

三、课程设计（综合实验）总结或结论

1．本实验应用元件比较多，结构较为复杂，每一步都要仔细认真，分块接线检验，否则整个检查十分困难，把握好每个模块是实验的关键。尤其是连控制电路时，由于连线过多，容易出错。

2．通过这次实验加深了对原器件的认识，对器件的良好应用是实验成功的关键，实验中当有些器件没有，要用现有器件代替。

3．实验中要注意细节，注意芯片的清零功能和置位功能，注意是同步还是异步的。

4．通过几天的努力，在同组的努力和帮助下完成了移位寄存彩灯控制器，认识到实际电路很复杂，通过这次实验对设计电路的认识加深了。

5、对电路的设计分析有了较为明确的了解。

6、第一次在电路设计中利用分频的原理来产生控制信号，对我的启发较大。

四、参考文献

[1] 康华光,电子技术基础 数字部分(第五版),高等教育出版社,2006.12

[2] 孙淑艳,电子技术时间教学指导书,中国电力出版社,2005.10

    [3] 李月乔，电子技术基础，中国电力出版社，2010，2

附录

总电路

 

第二篇：移位寄存器实验报告

移位寄存器实验报告 4.24

实验目的：

（1）掌握移位寄存器的工作原理

（2）综合移位寄存器数码扫描电路在实验板上下载，并验证结果

（3）掌握电路仿真的基本方法

移位寄存器的功能仿真：

波形文件（信号输入）：

End time:2us gridsize:100ns

异步清零仿真

信号说明：

Clk，clk1：时钟输入信号，clk频率应较高，clk1频率应较低。 clrn:清零信号，二进制输入，低电平输入 sl 、sr：左移或者右移，二进制输入。 s0、s1模式控制端，二进制输入；

abcd：abcd输入端，输入四个二进制信号； qabcd：输出四个二进制信号 波形仿真的结论;

仿真结果正确。74194的逻辑功能正确，符合设计要求。

扫描电路图：

管脚分配：

思考题：

（1）简单说明移位寄存器的概念及作用。

移位寄存器是用来寄存二进制数字信息且能进行信息移位的时序逻辑电路。根据移位寄存器取信息的方式不同可分为串行串出、串入串出、并入串出、并入并出4种形式 移位寄存器可构成计数器，顺序脉冲发生器，串行累加器，串并转换，并串转换等

（2）、仿真常规方法步骤是什么？有什么注意事项？

仿真常规方法步骤：仿真常规步骤分为新建波形文件、添加仿真节点或者总线信号。输入仿真激励、启动仿真、结果分析

注意事项：

添加节点前设置好参数；添加节点或总线后信号整合与位置分配，不同类的信号要上下放置，时钟信号置顶，其他信号可以按照“异步控制—》同步控制—》数据输入”顺序向下放置，同一元件的控制信号就近放置；同一功能的控制信号就近放置。先设置时钟等激励信号完成

电路的初始状态，将时间轴划分为连续的时间段，一小段完成一小步实验内容，激励输入完成后立即生成波形并判断结果。

（3）如何保存用户的仿真结果波形

仿真结果出现后，点file->save current 对应选项即可保存，文件类型为.cvwf，或直接点击generate functional simulation netlist然后自动保存

实验心得：