计算机科学学院课程设计报告课程数字逻辑题目彩灯循环显示电路年级2010级专业计算机科学与技术学号学生任课教师2014年 5 月26日课程设计题目彩灯循环显示电路验收时间验收地点9#307指导教师小组成员具体分工备注课题总体设计思想概述以LED数码管作为控制器的显示元件，它能自动地依次显示出数字0、1、2、3、4、5、6、7、8、9（自然数列），1、3、5、7、9（奇数列），0、2、4、6、8（偶数列）和0、1、2、3、4、5、6、7、0、1（音乐符号数列），然后由依次显示出自然数列、奇数列、偶数列和音乐符号数列......如此周而复始，不断循环。

这次的课程设计主要是用计数器来实现的，这个彩灯循环控制电路的实质就是要产生一系列有规律的数列，然后通过一个七段数码管显示出来。

而这次的内容还包括分电路图的整合，使这个彩灯循环显示器能够按照要求那个依次输出自然序列，奇数序列，偶数序列还有音乐序列。

为了实现这个循环输出的功能，在设计的时候还用到了一个寄存器，可以利用它的输出端来控制四个计数器的工作情况，可以让四个计数器依次工作，就可以达到要求的依次循环输出数列。

设计目的以LED数码管作为控制器的显示元件，它能自动地依次显示出数字0、1、2、3、4、5、6、7、8、9（自然数列），1、3、5、7、9（奇数列），0、2、4、6、8（偶数列）和0、1、2、3、4、5、6、7、0、1（音乐符号数列），然后由依次显示出自然数列、奇数列、偶数序列，音乐符号序列...... 如此周而复始，不断循环。

设计原理基本组成方框图:这个设计主要靠计数器来实现的，电路的实质就是要产生一系列有规律的数列，然后通过一个七段数码管显示出来。

运用计数器的不同的功能和不同的接发就可以实现不同的序列输出了。

通过电路图的整合，使这个彩灯循环显示器能够按照要求那个依次输出自然序列，奇数序列，偶数序列还有音乐序列。

为了实现这个循环输出的功能，在设计的时候还用到了一个以为寄存器，可以利用它的输出端来控制四个计数器的工作情况，可以让四个计数器依次工作，就可以达到要求的依次循环输出数列。

设计方案1数列循环电路的设计：这个部分主要是应用了一个四进制的计数器和一个译码器，这个部分的作用是为了使自然序列，奇数序列，偶数序列，音乐序列的循环显示。

其中四个74HC160计数器的进位端与74HC390的CPA相接，这样就可以通过进位端状态由0变为1的瞬间给它一个脉冲触发，而另一个脉冲端则是与其输出端QA相接的，这样的接法是为了使74HC390实现8421BCD码十进制计数的功能。

然后再让74HC390的输出端QA，QB分别与译码器74HC194相接，这样可以用译码器来控制计数器的动作状态，它可以决定由哪个74HC160计数器来工作。

当QA,QB为“0”，“0”时，这时译码器的输出端就只有Y0为0，接一个反相器然后再接产生自然序列的计数器的清零端;这样就可以实现只有自然序列输出的功能，同理当QA,QB为“0”,“1”时，这是译码器的输出端就只有Y1为0，接一个反相器然后再接产生奇数序列的计数器的清零端，这样就可以实现只有奇数序列输出的功能; 当QA,QB为“1”,“0”时，这是译码器的输出端就只有Y2为0，接一个反相器然后再接产生偶数序列的计数器的清零端，这样就可以实现只有偶数序列输出的功能; 当QA,QB为“1”,“1”时，这是译码器的输出端就只有Y3为0，接一个反相器然后再接产生音乐序列的计数器的清零端，这样就可以实现只有音乐序列输出的功能。

2数列显示电路的设计：A 自然数列由于74HC160本身就是一个十进制计数的芯片，因此对于这个部分就只需按照其功能表来接电路就可以实现十进制自然序列输出了。

在脉冲信号的触发下，计数器的输出端状态为0000→0001→0010→0011→0100→0101→0110→0111→1000→1001，然后再将计数器的输出端和数码管的输入端口相接就可以在数码管上面看到依次显示从0到9了。

其序列显示电路图如图B 奇数列：最后一位都为1，因此可以在上述十进制自然序列的基础上将数码管的最低位接高电平就可以实现奇数序列了。

C 偶数列：最后一位都为0，因此可以在上述十进制自然序列的基础上将数码管的U3DCD_HEXU574LS160DQA14QB13QC12QD11RCO15A3B4C5D6ENP7ENT10~LOAD9~CLR1CLK2VCC5VV150 Hz5 V106789最低位接低电平就可以实现奇数序列了D 音乐数列：特点是从0显示到7后又再变为0，这里可以将数码管的最高位固定接低电平就可以实现了。

总体电路图如下：测试方案打开开关，观察电路显示管的显示情况：先为自然数列0—9，同时观察彩灯的显示时候为数字对应的8421BCD码。

自然数循环显示完了以后，观察其是否依次为奇数列1、3、5、7、9，偶数列0、2、4、6、8和音乐数列0、1、2、3、4、5、6、7、1、0第一次循环完以后，测试其是否继续冲自然数列开始循环。

经测试之后，电路可以实现设计要求，可以实现从自然数列，奇数数列和音乐数列的循环显示，而且数字之间的显示时间间隔也可以通过改变脉冲信号的频率来改变。

电路有一个缺点就是不能实现清零的作用，每次打开电源它的起始的数列是未知的，这点还需要改进。

并且，奇数列与偶数列的显示时间是自然数列的2倍，需要改进。

用户手册功能介绍以LED数码管作为控制器的显示元件，它能自动地依次显示出数字0、1、2、3、4、5、6、7、8、9（自然数列），1、3、5、7、9（奇数列），0、2、4、6、8（偶数列）和0、1、2、3、4、5、6、7、0、1（音乐符号数列），然后由依次显示出自然数列、奇数列、偶数序列，音乐符号序列...... 如此周而复始，不断循环。

操作指南接通电源即可观赏电路中显示管和彩灯依次显示出自然数列、奇数列、偶数序列，音乐符号序列...... 如此周而复始，不断循环。

注意事项电路不能实现清零的作用，每次打开电源它的起始的数列是未知的；并且，奇数列与偶数列的显示时间是自然数列的2倍，需要改进。

错误及结果分析测试时，发现只能循环奇数列，经过分析，发现是因为将负责音乐数列数列输出的线错接了，改正后，调试正常。

电路不能实现清零的作用，每次打开电源它的起始的数列是未知的；并且，奇数列与偶数列的显示时间是自然数列的2倍，需要改进。

但总的来说，电路准确的实现了实验的基本要求，循环显示了4个数列，并且彩灯电路也正确的显示了。

方案改进及课程设计心得改进：因为奇、偶序列数字显示时间间隔是自然序列和音乐序列的2倍，为了实现显示数字时间间隔相等的要求，可以使用二分频电路，让自然序列和音乐序列的显示时间与奇偶电路的显示时间相等。

JK触发器可以构成二分频电路。

由于JK触发器的状态方程1n n nQ JQ KQ+=+，将JK触发器的J、K端均接在高电平，则从输出端Q输出的是二分频后的时间脉冲，其时间间隔为原脉冲的2倍。

心得体会：这次的课程设计是一次难得的锻炼机会，让我能够充分利用所学过的理论知识还有自己的想象的能力，另外还让我学习查找资料的方法，以及自己处理分析电路，设计电路的能力。

我相信是对我的一个很好的提高。

平时在学习理论知识的时候，根本就没有想到我所学的这些东西有什么用它们可以做成什么，只是一味利用它们来解决课后的习题，没有想其他的用途。

这次的课程设计让我懂得了它们在实际中的用途，还有我们身边的很多电路，例如频率计、交通灯、数字钟……这些都是我们自己可以实现的，突然感觉自己学的东西很有用，我相信这样就可以激发我以后的学习兴趣，这样有利用今后更好地学习。

通过这次课程设计，我还更加深了理论知识的学习。

这次的设计电路我用到了计数器还有译码器，通过自己分析和设计更好地运用了它们，而且还学会了它们更多的功能，发现它们的功能远比功能表里面说的多很多，可以利用不同的接法设计出各种各样不同的电路出来。

另外在分析比较设计循环电路的环节中，我还考虑过利用移位寄存器来设计循环，可是发现移位寄存器的脉冲不好控制。

并且也熟悉了multisim这个方便的平台。

参考文献1 《数字电子技术基础》高等教育出版社康华光2 《电子线路设计·实验·测试》第三版，谢自美主编，华中科技大学出版社3 《新型集成电路的应用――电子技术基础课程设计》，梁宗善主编，华中科技大学出版社计算机科学学院本科课程设计量化评分标准(计算机系统结构类)学生姓名：指导教师：年级和专业：指标最高分评分要素评分方案设计20课题明确；总体功能描述及总体电路框图清楚；课题分工明确，分功能概述及电路接线图清晰；测试方案合理可行，理论结果正确。

调试20 平台使用熟练；电路信号控制正确；测试数据设置得当；仿真熟练，结果完整。

验收20 经过自行调试之后，确认一切准备就续即可请求老师给予验收。

一次验收通过最高可给20分，两次验收方能通过则最高只能给10分，依次减少。

正式报告20报告规范整洁，内容完整；课题设计原理及过程描述清楚；电路总体框图、电路逻辑接线图、各类测试表格等绘制清晰、准确；用户使用说明书规范、明确。

课程设计小结20对课题设计结果进行分析，提出改进思路；对课程设计整个过程进行深入总结，写出深刻详细的设计心得；列出设计过程中所采用的参考文献；团队合作良好，遵守实验纪律。

总分注：①本评分标准适用于计算机系统结构类专业课程；②总分满分为100分，成绩参考标准为：优秀（100>X≥90）；良好（90>X≥80）；中等（80>X≥70）；及格（70>X≥60）；不及格（X<60）；。