一.设计整体思路
根据课程设计课题要求，要实现本系统，需要设计时钟脉冲产生电路，循环控制电路和彩灯花样输出电路。

时钟脉冲产生电路由74LS161分频实现，循环控制电路由74LS161和7420实现，彩灯花样输出电路由74LS194和相关逻辑电路实现。

前两个节拍由74LS194芯片左移右移功能易于实现，第三个节拍整体送数，利用异步清零将清零端置0达0.5秒即可。

二.基本原理及整体框图
1、基本原理
由设计要求出发可知彩灯的三个节拍可以用移位寄存器74LS194实现，通过控制S0和S1实现右移、左移和送数，通过控制CLR＇控制清零。

第一节拍为1右移，第二节拍为0左移，第三节拍全亮为置数1，全灭为清零。

由于程序循环一次要12秒，故需要一个12进制的计数器控制循环。

第三节拍时要求1秒内全灭全亮各一次，故可在前0.5秒内送数1将彩灯全部点亮，接下来的0.5秒使得74LS19清零端为零，从而将彩灯熄灭。

然后重复此亮灭状态三次。

因此第三个节拍只要在清零端送与CL K端相同的脉冲，但考虑到竞争冒险对电路的影响，需延迟时钟脉冲。

2、框图
三.单元电路设计及单元电路
1、分频器的实现
在数字电子技术中，对脉冲实现分频的方法一般有两种：其一是用n进制计数器。

其二是用D触发器电路。

这两种方法各有优势，但在此处我只分析用74LS161计数器实现分频的电路。

电路分析图：
及其波形图
如下
2、循环控制电路
如果模N计数器的计数序列从最小1到最大数N，那么N+1是多余的，可用与非门检测N,当N出现时，与非门输出为低，用它控制清零端CR，将计数器清零。

此处工作状态从0001~1100，检测到1101时异步清零。

12进
3、彩灯花样输出电路
3.1、运用到74LS194功能表
3.2、循环器C、D信号控制74LS104的S0和S1端真值表
由上表由：
Ｓ０＝ＱＣ＇
Ｓ１＝ＱＤ＋ＱＣ
3.3、第三节拍产生方案
第三节拍到来时，前0.5s送1，后0.5s清零。

可以将同一脉冲送至74l s194芯片的C LK端和CR端。

两端口波形示意图如图1。

CLK端上升沿到来时，使得74ls194送1，彩灯全亮。

当清零端脉冲为0时，彩灯全灭。

为了防止竞争冒险的出现，即上升沿到达时，清零端也由0至1突变，导致即使送1之后也立刻被清零。

因此可在脉冲端加一个值较小的电容，得到的波形如图2。

这样便可实现第三节拍彩灯的规律变化。

图1
图2
彩灯输出电路
如
下：
四.总电路设计
四路彩灯输出系统总设计电路
五.实验、调试及测试结果分析
1.结果的调试及分析
1.1.1调试使用的主要仪器
主要用到的仪器有：数字万用表、直流稳压电源、示波器、函数信号发生器
1.1.2测试电路的方法和技巧
先检查各芯片的电源和地是否接上，检查线路是否连好；前面的检查无问题后，再根据彩灯的变化情况，确定可能的原因，分析是哪个功能模块出了问题，用数字万用表检查各模块的功能，发现并改正错误，直到符合要求为止。

2、调试中出现的故障、原因及排除方法
2.1.1彩灯只有一种花样变化，没有其它的花样
可能是移位计数器的S0，S1端控制出现问题，应该检查循环控制逻辑电路。

还可能是12进制循环控制计数器没正常工作，检查是否正确接线，芯片是否功能完好。

特别注意不能把非门的输入与输出接反了。

2.1.2彩灯无规律变化
原因可能是12进制循环控制电路不能产生符合要求的控制码，检查模十六计数器的C P脉冲是否稳定，看74L S161是否能计数，即Q A、Q B、Q C、Q D是否周期性的高低电平变化，前面没问题，再检查与非门74LS２０和非门74L S04是否能实现它们逻辑功能。

2.1.3彩灯在两次循环中间有段时间彩灯不亮
原因可能是控制循环的１２进制计数器没有真确接线，实际控制循环的进制大于１２进制，导致有放空时间。

应该检查７４ＬＳ２０是否正常工作，确保能实现１２进制计数。

六.总结与设计调试体会
两周的数字电子课程设计，两个字的感觉：充实！整个过程都一步一个脚印，这种感觉在大学里很难找到，而这次课程设计让我有此体会！
一开始，老师把课题布置下来，接下来的时间基本上都是自己安排。

大体可以分为两个阶段：设计仿真电路图，调试实际电路。

对于这个课题，网上的资料也很多。

我更多的是借鉴，然后自己对电路进行改进。

其中让我感到最困难的是：第三个节拍彩灯变化的实现，看起来很简单，但每次实现起来着实难以下手，这也耗费了我很多时间。

不过让我解决此问题的是一种突然的灵感，百思不得其
解而后豁然开朗的感觉真是让人感到很高兴。

看到自己设计的电路仿真成功，那一刻也许就是成功的感觉。

调试的过程需要的是耐心和细心。

开始连接电路时，我就对每一个芯片都进行了检查，这有两个好处：其二是熟悉芯片的原理，这有利于对整体电路的检查；其二当然是测试芯片的好坏。

当我将整个电路图连接好后，想是见证奇迹的时刻了。

然而我一打开电源，什么反应都没有，我才知道接下来的工作才是真正具有挑战性。

面对突如其来的一切，我选择了淡定，这年代很流行的一个词，居然被我用上了。

然后就是各个部分的检查：芯片是否有电源，导线是否连接好，电路图是否正确。

经过种种情况的分析，最后成功的看到了彩灯有规律性的变化。

整个课程设计很磨砺人，让我学到的是真正的知识，如何将理论付诸于实际。

我总感觉之前的学习都很肤浅，没有目标性。

大学里能够真正学点东西的还属在课程设计当中。

因此我很欣慰，自己踏踏实实的过了两周。

这对我以后的学习也起到了引导作用。

因为理论学习其实还是比较容易的，更难得是实际中的应用。

现在想来，也许学校安排的课程设计有着更深的意义吧，它不仅让我们发挥自己的创新性和实践性，也让我们体验到团队合作的力量。

七. 附录
1.元器件清单
2.参考文献
《电子技术与EDA课程设计》郭照南主编
《电子技术基础实验与仿真》孙胜麟、郭照南主编《电子线路设计、实验、测试》谢自美主编
目录
一. 设计整体思路 (1)
二. 基本原理及整体框图 (1)
1、基本原理 (1)
2、框图 (2)
三. 单元电路设计及单元电路 (3)
1、分频器的实现 (3)
2、循环控制电路 (4)
3、彩灯花样输出电路 (5)
3.1、运用到74LS194功能表 (5)
3.2、循环器C、D信号控制74LS104的S0和S1端真值表 (5)
3.3、第三节拍产生方案 (7)
四. 总电路设计 (9)
五. 实验、调试及测试结果分析 (10)
1. 结果的调试及分析 (10)
1.1.1调试使用的主要仪器 (10)
1.1.2测试电路的方法和技巧 (10)
2、调试中出现的故障、原因及排除方法 (10)
2.1.1彩灯只有一种花样变化，没有其它的花样 (10)
2.1.2彩灯无规律变化 (10)
2.1.3彩灯在两次循环中间有段时间彩灯不亮 (11)
六. 总结与设计调试体会 (11)
七. 附录 (13)
1. 元器件清单 (13)
2. 参考文献 (13)。