1、課程設(shè)計(綜合實驗)報告( 2014- 2015年度第 一 學(xué)期 )名 稱： 電子技術(shù)綜合實驗 題 目： 移位寄存器彩燈控制器 院 系： 電氣與電子工程學(xué)院 班 級： 信息1301班 學(xué) 號： 1131200121 學(xué)生姓名： 王德勇 指導(dǎo)教師： 趙東 設(shè)計周數(shù)： 一周 成 績： 日期： 2015 年 01 月 09 日目 錄任 務(wù) 書1一、課程設(shè)計(綜合實驗)的目的與要求3二、設(shè)計框圖及電路系統(tǒng)概述4三、各單元電路的設(shè)計方案及原理說明、參數(shù)計算5四、調(diào)試過程及結(jié)果分析9五、設(shè)計、安裝及調(diào)試中的體會10參考文獻111附錄設(shè)計流程圖、程序、表格、數(shù)據(jù)等12電子技術(shù)綜合實驗任 務(wù) 書一、 目的與要

2、求1.目的1.1綜合實驗是教學(xué)中必不可少的重要環(huán)節(jié)，通過課程設(shè)計鞏固、深化和擴展學(xué)生的理論知識與初步的專業(yè)技能，提高綜合運用知識的能力，逐步增強實際工程訓(xùn)練。1.2注重培養(yǎng)學(xué)生正確的設(shè)計思想，掌握綜合實驗的主要內(nèi)容、步驟和方法。1.3培養(yǎng)學(xué)生獲取信息和綜合處理信息的能力、文字和語言表達能力以及協(xié)作工作能力。1.4提高學(xué)生運用所學(xué)的理論知識和技能解決實際問題的能力及其基本工程素質(zhì)。2.要求2.1 能夠根據(jù)設(shè)計任務(wù)和指標要求，綜合運用電子技術(shù)課程中所學(xué)到的理論知識與實踐技能獨立完成一個設(shè)計課題。 2.2根據(jù)課題需要選擇參考書籍，查閱手冊、圖表等有關(guān)文獻資料。要求通過獨立思考、深入鉆研課程設(shè)計中所遇

3、到的問題，培養(yǎng)自己分析、解決問題的能力。 2.3進一步熟悉常用電子器件的類型和特性，掌握合理選用的原則。 2.4學(xué)會電子電路的安裝與調(diào)試技能，掌握常用儀器設(shè)備的正確使用方法。利用“觀察、判斷、實驗、再判斷”的基本方法，解決實驗中出現(xiàn)的問題。 2.5學(xué)會撰寫綜合實驗總結(jié)報告。 2.6通過綜合實驗，逐步形成嚴肅認真、一絲不茍、實事求是的工作作風和科學(xué)態(tài)度，培養(yǎng)學(xué)生樹立一定的生產(chǎn)觀點、經(jīng)濟觀點和全局觀點。要求學(xué)生在設(shè)計過程中，堅持勤儉節(jié)約的原則，從現(xiàn)有條件出發(fā)，力爭少損壞元件。 2.7在綜合實驗過程中，要做到愛護公物、遵守紀律、團結(jié)協(xié)作、注意安全。二、 主要內(nèi)容共有8個既有學(xué)習價值又有一定的實用性和

4、趣味性的設(shè)計課題，學(xué)生根據(jù)自身情況自由選擇其中之一。1.移位寄存器型彩燈控制器2.智力競賽搶答器3.電子拔河游戲機4.交通信號燈控制器5.數(shù)字電子鐘6.電子密碼鎖7.電子秒表8.數(shù)字電子鐘（硬件）三、 進度計劃序號設(shè)計(實驗)內(nèi)容完成時間備注1設(shè)計內(nèi)容講解、學(xué)習資料查找方法兩個下午2發(fā)放材料、清點材料、熟悉各種元器件2小時3查找資料、設(shè)計電路、繪制總體電路草圖1天4電路組裝并調(diào)試或在Multisim上繪制電路圖、仿真并調(diào)試2天5驗收、撰寫實驗報告1天四、 設(shè)計（實驗）成果要求1.學(xué)生根據(jù)所選課題的任務(wù)、要求和條件進行總體方案的設(shè)計，通過論證與選擇，確定總體方案；然后對方案中單元電路進行選擇和設(shè)

5、計計算；最后畫出總體電路圖。2.預(yù)設(shè)計經(jīng)指導(dǎo)教師審查通過后，學(xué)生即可向?qū)嶒炇翌I(lǐng)取所需元器件等材料，在面包板上組裝、調(diào)試電路，使之達到設(shè)計指標要求。3.在Multisim軟件平臺上學(xué)生可直接設(shè)計、仿真和實現(xiàn)，直至達到設(shè)計要求。五、 考核方式綜合以下指標評定課程設(shè)計總成績：優(yōu)、良、中、及格和不及格。1.設(shè)計方案的正確性與合理性；2.實驗動手能力(安裝工藝水平、調(diào)試中分析解決問題的能力以及創(chuàng)新精神等)；3.總結(jié)報告；4.答辯情況(課題的論述和回答問題的情況)；5.設(shè)計過程中的學(xué)習態(tài)度、工作作風和科學(xué)精神。 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 年 月 日一、課程設(shè)計(綜合實驗)的目的與要求1.目的： 1.1綜合實

6、驗是教學(xué)中必不可少的重要環(huán)節(jié)，通過綜合實驗鞏固、深化和擴展學(xué)生的理論知識與初步的專業(yè)技能，提高綜合運用知識的能力，逐步增強實際工程訓(xùn)練。 1.2注重培養(yǎng)學(xué)生正確的設(shè)計思想，掌握綜合實驗的主要內(nèi)容、步驟和方法。 1.3培養(yǎng)學(xué)生獲取信息和綜合處理信息的能力、文字和語言表達能力以及協(xié)作工作能力。 1.4提高學(xué)生運用所學(xué)的理論知識和技能解決實際問題的能力及其基本工程素質(zhì)。2.要求： 2.1使用移位寄存器設(shè)計一個彩燈控制電路。 2.2實驗要求實現(xiàn)三種花型變換 以某種節(jié)拍按一定規(guī)律改變彩燈的輸入電平值，控制彩燈的亮與滅，按預(yù)定規(guī)律顯示一定的花型?；ㄐ?：8路彩燈從左至右順次漸亮，全亮后逆序漸滅；循環(huán)兩次。

7、 花型2：8路彩燈從中間到兩邊對稱地逐次漸亮，全亮后仍由中間到兩邊逐次漸滅；循環(huán)兩次。花型3：8路彩燈分兩半，從左至右順次漸亮，全亮后則滅，循環(huán)三次。 2.3要求慢節(jié)拍和快節(jié)拍各循環(huán)一次。 二、設(shè)計框圖及電路系統(tǒng)概述2.1明確設(shè)計要求。設(shè)彩燈控制器輸出為1時可以點亮彩燈，為0時不能點亮，根據(jù)原題要求列出彩燈一次總循環(huán)的狀 態(tài)列表。考慮到74X194能左移、右移、清零或并行置數(shù)，可滿足題目的要求，兩片74X194共有8個輸出信號，分別控制8路彩燈。由于一次花型循環(huán)實為63拍，再加一拍清零共64拍，此外，設(shè)計還要求慢節(jié)拍和快節(jié)拍各循環(huán)一次，所以總共需要128拍。對彩燈的控制信號來說，需要的狀態(tài)數(shù)實

8、為64個。當一次循環(huán)完成后，需要一個信號改變所選的時鐘的頻率。2.2由以上的分析，可將電路分為三部分： 圖2.1 電路系統(tǒng)概述節(jié)拍產(chǎn)生電路花型產(chǎn)生電路控制電路產(chǎn)生電路 三、各單元電路的設(shè)計方案及原理說明、參數(shù)計算3.1設(shè)計方案彩燈控制器的對外接口信號示意圖如圖3.1所示。Qh3彩燈控制器QfQgQe復(fù)位信號QdQc時鐘信號接彩燈QbQa圖3.1 彩燈控制器的對外接口信號示意圖設(shè)彩燈控制器輸出為1時可以點亮彩燈，為0時不能點亮彩燈。根據(jù)原題要求列出彩燈控制器的各花型的狀態(tài)列表，花型1的狀態(tài)列表如表3.2所示，花型2的狀態(tài)列表如表3.3所示，花型3的狀態(tài)列表如表3.4所示。表3.5為一次總循環(huán)所需

9、要的狀態(tài)列表，其中加入了第64個狀態(tài)并規(guī)定為清零，是為了使狀態(tài)總數(shù)等于26，以簡化控制器電路。表3.2 彩燈控制器一次總循環(huán)的狀態(tài)列表時鐘周期的序號狀態(tài)Qh Qg QfQe Qd Qc Qb Qa時鐘周期的序號狀態(tài)Qh Qg QfQe Qd Qc Qb Qa初始狀態(tài)000000003300011000110000000340011110021100000035011111103111000003611111111411110000371110011151111100038110000116111111003910000001711111110400000000081111111141花型2，2

10、遍00011000 911111110420011110010111111004301111110111111100044111111111211110000451110011113111000004611000011141100000047100000011510000000480000000016000000004910001000花型1，2遍171000000050110011001811000000511110111019111000005211111111201111000053花型3，3遍00000000211111100054100010002211111100551100110

11、023111111105611101110241111111157111111112511111110580000000026111111005910001000271111100060110011002811110000611110111029111000006211111111301100000063000000003110000000640000000032000000003.2 確定系統(tǒng)方案和邏輯劃分： 1、64節(jié)拍產(chǎn)生及快慢分頻控制器 2、控制門電路 3、用移位寄存器構(gòu)成的彩燈信號生成器3.3 節(jié)拍產(chǎn)生及快慢分頻控制器的設(shè)計一個時鐘信號產(chǎn)生電路，其框圖如圖3.6所示，能通過D觸發(fā)器產(chǎn)

12、生六位二進制數(shù)和二選一數(shù)據(jù)選擇器選擇輸出某頻率的時鐘信號或它的二分頻信號，并將信號傳遞給拍產(chǎn)生器和移位寄存器，以此來實現(xiàn)彩燈快、慢共128節(jié)拍的控制。表3.3：六位二進制數(shù)的產(chǎn)生和時鐘信號選擇電路 3.3花型產(chǎn)生電路。 把D觸發(fā)器生成的六位二進制代碼分別與彩燈的狀態(tài)進行劃分，列寫各個狀態(tài)所對應(yīng)的真值表，最后通過卡諾圖化簡得到表達式。表3.4：控制器的狀態(tài)與74X194芯片的控制信號的關(guān)系表節(jié)拍 移位寄存器74X194（2）移位寄存器74X194（1）1-4000000-000011左移， 左移， 5-8000100-000111左移， 左移， 9-12001000-001011右移， 右移，1

13、3-16001100-001111右移， 右移， 17-20010000-010011左移， 左移， 21-24010100-010111左移， 左移， 25-28011000-011011右移， 右移， 29-32011100-011111右移， 右移， 33-36100000-100011右移， 左移， 37-40100100-100111右移， 左移， 41-44101000-101011右移， 左移， 45-48101100-101111右移， 左移， 49-52110000-110011左移， 左移， 53110100清零清零54-57110101-111000左移， 左移， 581

14、11001清零清零59-62111010-111101左移， 左移， 63-64111110-111111清零清零列出狀態(tài)表，經(jīng)卡諾圖化簡后，可得到控制信號和狀態(tài)量的關(guān)系： = +3.4把各部分電路連接，形成了完整的電路圖 ： 四、調(diào)試過程及結(jié)果分析 4.1第一次連接完畢后不顯示花型，產(chǎn)生二進制數(shù)的D觸發(fā)器接線出現(xiàn)問題。4.2彩燈顯示狀態(tài)與要求不相符，74LS194D控制信號連接出現(xiàn)錯誤，反復(fù)糾正后正確。4.3彩燈顯示狀態(tài)不佳，多組嘗試不同頻率的時鐘脈沖后得到理想的結(jié)果。五、設(shè)計、安裝及調(diào)試中的體會 5.1要想形成一個正確的解答過程需要反復(fù)研究題目，不斷嘗試，此次實驗在二選一數(shù)據(jù)選擇器實現(xiàn)輸入不同頻率脈沖信號的電路設(shè)計上，起初不知道怎么把脈沖信號接入電路，在不斷分析，反復(fù)讀題，列寫狀態(tài)，后終于成功。5.2設(shè)計性實驗狀態(tài)較多，需要認真、耐心做下去，并且在出現(xiàn)問題后要及時找出想辦法解決。 5.3實驗元件比較多，結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，在連接時經(jīng)常會出現(xiàn)錯誤，需要我們認真核對表達式，在連線時不要過分移動鼠標，因為線頭越多，不小心的觸碰出現(xiàn)的叉線將會導(dǎo)致錯誤。5.