所選設計的項目
:
四路彩燈顯示系統設計
1.
設計任務
設計一個四路彩燈控制器
,
要求系統啟動后自動從初始狀態按照規定程序完
成
3
個節拍的循環演示。第一節拍:四路彩燈從左向右逐次漸亮,燈亮時間
1S
,
共用
4S
;第二節拍:四路彩燈從右向左逐次漸滅,也需
4S
;第三節拍:四路彩
燈同時亮
0.5S,
然后同時變暗
,
進行
4
次
,
所需時間也為
4S
。
2.
設計方案
分析以上設計任務,
該控制系統完成如圖
3-4
所示的控制流程,
系統結構框
圖如圖
3-5
所示。
其中脈沖源采用秒脈沖發生器,
用以提供頻率為
1Hz
的時鐘信
號;分頻器將
1Hz
的時鐘信號四分頻,用以產生
0.25Hz
(即
4S
)的時鐘信號;
節拍控制器產生三個節拍循環的控制信號;
節拍程序執行器完成在每個節拍下的
系統動作,即數據的左移、右移和送數功能,可以使用雙向通用移位寄存器
74LS194
完成;顯示電路完成系統循環演示的指示,可以用發光二極管模擬。
3
設計分析
:
記第一,二,三節拍分別為
Y
0
Y
1
Y
2
有效時間應為
4
秒,
Y
0
結束
Y
1
馬上開始,
Y
1
后
Y
2
馬上開始,
如此循環不斷。
為此可考慮采用移位寄存器構成的移位型控制
器。
由于有三個狀態,
因此需要用三個觸發器對現時狀態進行記憶,
為使各狀態
的有效時間間隔為
4
秒,
則驅動該移位控制器動作時鐘周期應為
4
秒。
應在開機
瞬間,使移位型控制器的狀態被確定下來,即
Y
0
Y
1
Y
2
節拍應為
100
,可控制輸入
信號使觸發器置位、復位來實現。
為實現
Y
0
功能要求器件具有右移功能,
為實現
Y
1
功能要求器件有左移功能;
而且左、右移輸入可為“
0
”也可為“
1
”;為實現
Y
2
功能,要求器件同時具有
并行置數功能。
因此可選用一種具有左移、
右移和并行置數功能的通用移位寄存
器
74LS194
。
74LS194
具有并行輸入端
A
、
B
、
C
、
D
,并行輸出端
Q
A
、
Q
B
、
Q
C
、
Q
D
,
右移輸入端
SR
,
左移輸入端
SL
和模式控制輸入端
So
,
S
1
以及一個無條件直接清
除端
CLR
。模式控制輸入
So
,
S
1
有
00
、
01
、
10
、
11
四種組合方式,分別表示雙
向移位寄存器所具有的四種功能,即禁止、右移、左移和并行置數。為了使當
Y
0
Y
1
Y
2
=100
時,
S
1
S
0
=01
(右移),
Y
0
Y
1
Y
2
=010
時,
S
1
S
0
=10
(左移),當
Y
0
Y
1
Y
2
=001
時
S
1
S
0
=11
(并行置數)。
74LS194
的輸出端初態均為零,在開機瞬間,使移位控制端
S
1
S
0
的狀態被
確定下來,
即
Y
0
Y
1
Y
2
=100
時,
S
1
S
0
=01
右移串行數據輸入端
SR
經脈沖信號經四
分頻電路和
通過兩或門組成的節拍電路,
使四路彩燈從右到左依次亮共
4
秒
,
當
Y
0
Y
1
Y
2
=010
S
1
S
0
=10
左移串行數據輸入端
SL
經脈沖信號經四分頻電路和
通過兩或門組成的節拍電路,
使四路彩燈從左到右依次滅共
4
秒,
Y
0
Y
1
Y
2
=001
S
1
S
0
=11
并行數據輸入端
A
、
B
、
C
、
D
經脈沖信號經四分頻電路和
通過兩或門組成
的節拍電路,使四路彩燈同時為“
1
”
0.5
秒、同時為“
0
”
0.5
秒,重復
4
遍共
4
秒,完成一個循環共需
12
秒,
12
個
CP
脈沖。
4
路彩燈系統程序表:
說明
輸出
QAQBQCQD
時間
開機狀態
0
0 0 0 0
Y
0
1 1 1 1
4 S
Y
1
0 0 0 0
4 S