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