EDA课程设计一个彩灯控制器.doc

1、第 页 共 页第一部分：QuartusII 设计报告1、本阶段设计任务描述设计一个彩灯控制器，满足设计条件：1、有八只 LED 灯 L0、L1.L72、显示方式（1）先奇数灯依次亮（2）再偶数灯依次亮（3）再由 L0 到 L7 依次亮二、题目分析与设计思路分析：根据题目要求，可以得到一个灯亮时的显示顺序表，如图序号 L0 L1 L2 L3 L4 L5 L6 L71 0 1 0 0 0 0 0 02 0 0 0 1 0 0 0 03 0 0 0 0 0 1 0 04 0 0 0 0 0 0 0 15 1 0 0 0 0 0 0 06 0 0 1 0 0 0 0 07 0 0 0 0 1 0 0

2、08 0 0 0 0 0 0 1 09 1 0 0 0 0 0 0 010 0 1 0 0 0 0 0 011 0 0 1 0 0 0 0 012 0 0 0 1 0 0 0 013 0 0 0 0 1 0 0 014 0 0 0 0 0 1 0 015 0 0 0 0 0 0 1 016 0 0 0 0 0 0 0 1由图可得，第五次与第九次时 L0 灯亮，第一次与第十次时 L1 灯亮，其余以此类推。而且小灯一共有 16 个状态，因此，我选用了一片 16 进制计数器 74161 和一片 4 线-16 线译码器 74154、8 片与非门设计电路。思路：将 74161 的四位输入端 A、B、C、

3、D 接地，LDN 与工作状态控制端接高电平，四位输出端接入 74154 的 A、B、C、D 四个输入端，74154 的输出端 O4N 和 O8N 通过一个二输入与非门接入小灯 L0。O0N 和 O9N 通过一个二输入与非门接入小灯 L1。依次类推，以下的小灯第 页 共 页按要求的显示顺序接入余下的小灯上。从而实现 8 只 LED 灯按照题目要求的顺序亮。三、系统总电路设计 四、电路仿真结果及分析如图为功能仿真波形图，因周期大无法显示全部，但电路图已达到预期效果，完全符合题目要求。4、设计、仿真、调试过程中出现的问题及解决办法设计电路过程中用八个输出端代替了八个 LED 灯。仿真过程中，时序仿真

4、中有延时，因此改用功能仿真更能体现 LED 灯的 16 个状态。第二部分：Proteus 设计报告1、本阶段设计任务第 页 共 页自动打铃器电路设计基本要求：1有数字钟功能；（不包括校时等功能）2可设置一个时间，定时打铃；3响铃一分钟。4定时时间可调。5. 设计合适的时钟产生电路。二、题目分析与系统总体设计根据题目要求，我们把自动打铃器电路分成了 3 个模块1、数字钟电路、显示电路模块。2、时间设定及时间可调电路模块。3、响铃电路模块。下图是自动打铃器流程图24 进制计数器 60 进制计数器 60 进制计数器时 秒分时间设定及时间可调电路响铃电路三、各模块电路设计（1）模块 1 ：数字钟电路、

5、显示电路模块 负责人：陆欣六十进制计数器：利用两片 74160 级联实现 60 进制计数器（异步清零）功能：在 1HZ 时钟脉冲的作用下实现从 0 到 59 的状态转换。第 页 共 页部分数字钟功能的实现需要接入数码管将 60 进制计数器的转换过程显示出来，将两 片 74160 的 Q3Q0 从左到右分别接到两个数码管 7SEG_BCD 的引脚上 就实现了秒电路的显示功能。二十四进制计数器分电路与秒电路相同。数字钟电路、显示电路模块第 页 共 页将秒电路的 U3 输出端连线接入分电路中两片 74160 的 CLK 上，作为时钟信号输入分电路，同理，将分电路的 U8 输出端连线接入时电路中两片

6、74160 的 CLK 上，作为时钟信号输入时电路。最终结果即为带显示功能的数字钟电路。（2）模块 2 ：时间设定及时间可调电路模块 负责人：段小芳定时状态时 将所需定时的时间以二进制方式表达的数字对应到电路中用反相器与单刀双掷开关来达到响铃。定时时间可调是通过改变开关的状态来实现的，想要订哪一个时间，就将相应的开关打到不是非门的一侧，等数字钟电路到达定时的点数后，相应数码管引脚输出为一，数码管其他的引脚没有符合条件，输出为零，但是经过一个非门后，状态相反，即为一，使四输入与非门输出为一，给小灯一个有效信号，小灯亮。第 页 共 页(3)模块 3 ：响铃电路模块 负责人：潘亚丹功能：在时钟脉冲的

7、作用下实现响铃 60 秒。元件：一个 74LS160 计数器、两个 74160 计数器、两个双输入与非门、两个数码管一个 LED 灯同上，先用两片 74160 用异步清零法级联实现 60 进制计数器，达到响铃 60 秒的功能，从高位片的 Q1、Q2 端连线接入第二个双输入与非门，并将其输出端接入一片 74LS160计数器 U16 的异步复位端 MR 上，将 U16 的预置状态输入端 D3D0 接地，LOAD、ENP、ENT 接高电平，Q0 接 LED 灯，可控制小灯变亮，当 U16 的 CLK 端有时钟信号输入时，小灯亮 60 秒。第 页 共 页D03Q014 1413 D25Q212 363

8、RCO15 ENP7T10CLK2LOAD9MR1U174160D03 Q01414 13D25 Q21236 3RCO15ENP7T10CLK2OAD9MR1U2741601HZ123U3:A401D03 Q01414 13D25 Q21236 3RCO15ENP7T10CLK2OAD9MR1U1674LS160D2LED-RED231U20:A74LS01(4)总电路D03Q014 1413 2522D36Q31RCO5ENP7T10CLK2OAD9MR1U74160D03Q01414 325 22D36Q31RCO5ENP7T10CLK2OAD9MR1U2741601HZD03Q014

9、1413 2522D36Q31RCO5ENP7T10CLK2OAD9MR1U74160D03Q01414 325 22D36Q31RCO5ENP7T10CLK2OAD9MR1U574160D03Q014 1413 2522D36Q31RCO5ENP7T10CLK2OAD9MR1U674160D03Q01414 325 22D36Q31RCO5ENP7T10CLK2OAD9MR1U774160 123U8:A401564U8:B401 123U3:A401SW1-PDTSW2-PDTS3SW-PDTSW4-PDTSW5-PDTSW6-PDTSW7-PDTSW8-PDT SW9-PDTSW10-P

10、DTSW1-PDTSW12-PDT SW13-PDTSW14-PDTSW15-PDTSW16-PDT12U9:A401634U9:B401656U9:C40161312U9:D4016110U9:E401698U9:F401612U10:A4634U10:B46 56U10:C461312U10:D46110U10:E4698U10:F46 12U1:A40634U1:B40656U1:C4061312U1:D40612456U2:A74LS1 9102138U2:B74LS1 12456U3:A74LS21 9102138U3:B74LS2112456U4:A7LS21D03Q01414 325 22D36Q31RCO5ENP7T10CLK2OAD9MR1U674LS160D2LED-R231U0:A74LS1第 页 共 页4、仿真过程中出现的问题及解决办法仿真过程中，有的原件有许多型号，使用不同型号的元件时会出现理论上可行但只有使用特定的门电路才会出现预期的结果。因此需要不断更换元件来调试电路，以达到预期结果。第 页 共 页第三部分：Protel 设计报告一、本阶段设计任务彩灯控制器二、电路原理图三、PCB 设计结果第 页 共 页4、设计过程中出现的问题及解决办法原理图中小灯要使用 LED0，在 PCB 板连线前要规划好各元件摆放位置，设置好规则，再开始连线。