流水燈課程設(shè)計(jì)(免費(fèi))..

1、數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)報(bào)告專業(yè)：班級(jí)：電子信息工程7B1211學(xué)號(hào)：123025姓名： 白旭飛年月：2014-6-28（彩燈控制器）專b 、 h呷W-， .十占I ! E U J . . I .II LlJUHilil、設(shè)計(jì)要求1.以8或10個(gè)指示燈作為顯示器件， 能自動(dòng)的從左到右、 從右到左自動(dòng)的依次 被點(diǎn)亮，如此周而復(fù)始，不斷循環(huán)。2打開(kāi)電源時(shí)控制器可自動(dòng)清零，每個(gè)指示燈被點(diǎn)亮的時(shí)間相同約為0.5S2S范圍內(nèi)。3用計(jì)算機(jī)畫(huà)出設(shè)計(jì)電路圖，進(jìn)行仿真分析驗(yàn)證其正確性。4寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)一份（畫(huà)總原理框圖以及說(shuō)明主要工作原理，單元電路的設(shè)計(jì) 和元器件的選擇，畫(huà)出完整的電路圖和元器件明細(xì)表，收獲、體會(huì)及建

2、議）二、 設(shè)計(jì)的作用，目的1.作用利用控制電路可使彩燈 （例如霓虹燈） 按一定的規(guī)律不斷的改變狀態(tài)， 不僅 可獲得良好的觀賞效果，且可以省電（與彩燈全亮相比） 。2.目的用NE555芯片，74LS151芯片,74LS163芯片,74LS194,以及一些邏輯門(mén)芯片 完成彩燈控制器。三、 設(shè)計(jì)的具體實(shí)現(xiàn)1 系統(tǒng)概述接通電源時(shí)，555占空比可調(diào)振蕩器產(chǎn)生1s單位的脈沖，脈沖送到下一個(gè) 模塊74LS151計(jì)數(shù)器， 目的實(shí)現(xiàn)模5計(jì)數(shù)器， 達(dá)到每五秒生成一個(gè)脈沖輸向下一 個(gè)芯片74LS194移位寄存器以及計(jì)數(shù)器74LS163進(jìn)而彩燈在脈沖的作用下依次 點(diǎn)亮，并實(shí)現(xiàn)循環(huán)，完成實(shí)驗(yàn)要求。2.總體思路先用555

3、定時(shí)器用來(lái)生成1s標(biāo)準(zhǔn)單位cp脈沖，把脈沖給計(jì)數(shù)器74LS151,通過(guò)74LS151形成模5加法計(jì)數(shù)器，再將74LS151輸出信號(hào)供給74LS194移位寄 存器輸入端，Qo，Q，Q和Q接彩燈然后連接幾個(gè)邏輯門(mén)，把74LS194接成環(huán)形 計(jì)數(shù)器。就能實(shí)現(xiàn)基本電路要求。3.方案設(shè)計(jì)總體電路共分三大塊。 第一塊實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘信號(hào)的產(chǎn)生； 第二塊實(shí)現(xiàn)燈亮滅情況 的演示；第三塊實(shí)現(xiàn)燈亮滅的控制及節(jié)拍控制3.1單元模塊的設(shè)計(jì)與組成1.占空比可調(diào)振蕩器555集成電路是8腳封裝，雙列直插型，如圖1(A)所示，按輸入輸出的排列 可看成如圖1(B)所示。其中6腳稱閾值端(TH)，是上比較器的輸入；2腳稱觸發(fā) 端(TR)

4、，是下比較器的輸入；3腳是輸出端(Vo)，它有O和1兩種狀態(tài)，由輸入 端所加的電平?jīng)Q定；7腳是放電端(DIS)， 它是內(nèi)部放電管的輸出， 有懸空和接 地兩種狀態(tài)， 也是由輸入端的狀態(tài)決定；4腳是復(fù)位端(MR)，加上低電平時(shí)可使 輸出為低電平；5腳是控制電壓端(Vc),可用它改變上下觸發(fā)電平值；8腳是電源 端，1腳是地端。把它接成占空比可調(diào)振蕩器VCC=,RA=714,RB=714,C=1uf實(shí)現(xiàn)單位1s的脈沖cp,將它輸出的脈沖加到74LS151的cp端2.脈沖設(shè)計(jì)電路74LS161目的實(shí)現(xiàn)模5計(jì)數(shù)器，達(dá)到每五秒生成一個(gè)脈沖輸向下一個(gè)芯片VccVQV” Vg)CB555朋憂IW UHOUT D

5、iliF$:Di1 uFT 卜4,7 UF47 k OhmWv15C k Ohm- 1 -W.y-圖 3實(shí)現(xiàn)模5計(jì)數(shù)器，用它的后五個(gè)狀態(tài)，把D0D1D2D3預(yù)置到1011端，0C與通過(guò) 非門(mén)于LD相連，CO端輸出到下一個(gè)芯片74LS194的cp端。3.移位寄存設(shè)計(jì)電路74LS194目的：用其輸出端對(duì)三個(gè)彩燈分別進(jìn)行循環(huán)循環(huán)控制L右 |15113丨1立|110 | PVBLIUQUt主113 CP Si Sc)CC 40 1 Q4 (7-4 LSICLSKQCJLJiE3SI-可可可4|可司7珂DATA INPUTS0DAI 4 SE I ECFDATA INPUTS一 .-QOUTPUTS把C

6、R接高電平，SR接到Q3端， 實(shí)現(xiàn)環(huán)形計(jì)數(shù)器，D0D1D2D3預(yù)置1000, SL置空,Qo接紅燈Qi接黃燈Q2和Q3通過(guò)一個(gè)或非門(mén)接一個(gè)綠燈，CP接上一個(gè) 芯片來(lái)的脈沖，要實(shí)現(xiàn)開(kāi)啟電路時(shí)紅燈亮，還要向電路送數(shù)，QoQiQ2Q3通過(guò)同或門(mén)接到Si端，So接高電平，當(dāng)開(kāi)啟電源時(shí)，QoQiQ2Q3通過(guò)同或門(mén)向Si端 輸入高電平，達(dá)到SiSo都為高電平，這樣就像芯片送數(shù)iooo,紅燈亮，這是QoQiQ2Q3通過(guò)同或門(mén)向Si送低電平，這時(shí)芯片就會(huì)iooo-oioo-ooi oooiiooooiooooiooooi實(shí)行循環(huán)，這樣三個(gè)燈就會(huì)在5s為單位的脈沖 控制下依次點(diǎn)亮并循環(huán)。4.主要芯片介紹i.55

7、5定時(shí)器如圖4為555計(jì)時(shí)器的引腳圖，以及內(nèi)部構(gòu)造圖I%兔冏m m mVcc Vo Vi I VcQ )CB555GND VI3VoRb圖 4LLl ir QI UJ其工作原理：它含有兩個(gè)電壓比較器，一個(gè)基本RS觸發(fā)器，一個(gè)放電開(kāi)關(guān)T,比較器的 參考電壓由三只5KQ的電阻器構(gòu)成分壓，它們分別使高電平比較器Ci同相比較2i端和低電平比較器C2的反相輸入端的參考電平為-Vcc 和-Vcc。Ci和C2的輸332出端控制RS觸發(fā)器狀態(tài)和放電管開(kāi)關(guān)狀態(tài)。當(dāng)輸入信號(hào)輸入并超過(guò)-Vcc 時(shí)，觸3發(fā)器復(fù)位，555的輸出端3腳輸出低電平，同時(shí)放電，開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通；當(dāng)輸入信自2腳輸入并低于Vcc 時(shí)，觸發(fā)器置位，55

8、5的3腳輸出高電平，同時(shí)放電，開(kāi)關(guān)3管截止。RD是復(fù)位端，當(dāng)其為0時(shí)，555輸出低電平。平時(shí)該端開(kāi)路或接Vcc。Vco是控制電壓端（5腳），平時(shí)輸出-Vcc 作為比較器A1的參考電平，當(dāng)53腳外接一個(gè)輸入電壓，即改變了比較器的參考電平，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出的另一種控 制，在不接外加電壓時(shí)，通常接一個(gè)0.01F 的電容器到地，起濾波作用，以消 除外來(lái)的干擾，以確保參考電平的穩(wěn)定。T為放電管，當(dāng)T導(dǎo)通時(shí)，將給接于腳7的電容器提供低阻放電電路.555電路的引腳功能TR觸發(fā)TH閾值R復(fù)位DIS放電端OUT輸出】Vcc3Vcc3H導(dǎo)通L1Vcc3-Vcc3H原狀態(tài)圖 51 -Vcc3XH截止HXXL導(dǎo)通L2.

9、數(shù)據(jù)選擇器74LS15174LS151為互補(bǔ)輸出的8選1數(shù)據(jù)選擇器，弓I腳排列如圖所示，功能見(jiàn)表rn 2 J 4578選擇控制端(地址端)為CA，按二進(jìn)制譯碼，從8個(gè)輸入數(shù)據(jù)DOD7中，選擇一個(gè)需要的數(shù)據(jù)送到輸出端丫，G為使能端，低電平有效。(1) 使能端G=1時(shí)，不論CA狀態(tài)如何，均無(wú)輸出(丫=0,W=1)，多路開(kāi)關(guān)被禁止。838電子(2)使能端G=0時(shí)，多路開(kāi)關(guān)正常工作，根據(jù)地址碼C、B、A的狀態(tài)選擇D0D7中某一個(gè)通道的數(shù)據(jù)輸送到輸出端丫。女口：CBA=000,則選擇D0數(shù)據(jù)到輸出端，即丫=D0。女口：CBA=001，則選擇D1數(shù)據(jù)到輸出端，即丫=D1，其余類推輸出數(shù)據(jù)選擇選通YCBAG

10、XXXHLHLLLLDODOLLHLD1DILHLLD2D2LHHLD3D3HLLLD4D4HLHLD5D5HHLLD6D6HHHLD7D7構(gòu)成16以內(nèi)的任意進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器：用S0,S1,S2，SMSN表示輸入0,1, 2,，N個(gè)計(jì)數(shù)脈沖CP時(shí)計(jì)數(shù)器的狀態(tài)。SM可以為S0,但需小于SN。對(duì)于異步置數(shù)：在輸入第N個(gè)計(jì)數(shù)脈沖CP后，通過(guò)控制電路，利用狀態(tài)SN產(chǎn)生一個(gè)有效置數(shù)信號(hào)，送給異步置數(shù)端，使計(jì)數(shù)器立刻返回到初始的預(yù)置 數(shù)狀態(tài)SM，即實(shí)現(xiàn)了SMSN-1計(jì)數(shù)。對(duì)于同步置數(shù)：在輸入第N1個(gè)計(jì)數(shù)脈沖CP時(shí)，利用狀態(tài)SN-1產(chǎn)生一個(gè) 有效置數(shù)信號(hào)，送給同步置數(shù)控制端，等到輸入第N個(gè)計(jì)數(shù)脈沖CP時(shí)，計(jì)數(shù)

11、器 返回到初始的預(yù)置數(shù)狀態(tài)SM，從而實(shí)現(xiàn)SMSN-1計(jì)數(shù)。3.計(jì)數(shù)器74LS16374LS163是常用的四位二進(jìn)制可預(yù)置的同步加法計(jì)數(shù)器，他可以靈活的運(yùn)用在各種數(shù)字電路，以及單片機(jī)系統(tǒng)種實(shí)現(xiàn)分頻器等很多重要的功能。引腳圖如下：妝TC Op 6勺Q3 CET PE兩冋冋冏冋冋冋目PIJI HI HI I4I HI l6l l?IIdlR CP Pg Pi ?2卩3 CEP GND如圖 6管腳圖介紹：時(shí)鐘CP和四個(gè)數(shù)據(jù)輸入端P0P3清零/MR使能CEP,CET置數(shù)PE數(shù)據(jù)輸出端Q0Q3以及進(jìn)位輸出TC. (TC=Q0Q1Q2Q3CET輸入輸出CPqE?T26QaQiCoDrXXIXXXX000a1

12、r0XXDcBAncBA1T10XXXXXQaQQiQ1r1X0XXXXQ 斗Q2QiQo1r111XXXX狀態(tài)碼 i叮從74LS163功能表功能表中可以知道，當(dāng)清零端CR=“0”，計(jì)數(shù)器輸出Q3、Q2、Q1、Q0立即為全“0”， 這個(gè)時(shí)候?yàn)楫惒綇?fù)位功能。 當(dāng)CR=“1”且LD=“0” 時(shí)，在CP信號(hào)上升沿作用后，74LS163輸出端Q3、Q2、Q1、Q0的狀態(tài)分別與 并行數(shù)據(jù)輸入端D3，D2,D1，DO的狀態(tài)一樣，為同步置數(shù)功能。而只有當(dāng)CR=LD=EP=ET二“1”、CP脈沖上升沿作用后，計(jì)數(shù)器加1。74LS163還有一個(gè) 進(jìn)位輸出端CO,其邏輯關(guān)系是CO= Q0Q1Q2Q3CET。合理應(yīng)

13、用計(jì)數(shù)器 的清零功能和置數(shù)功能，一片74LS163可以組成16進(jìn)制以下的任意進(jìn)制分頻器。4.移位寄存器74LS19474LS194是四位通用移存器，具有左移、右移、并行置數(shù)、保持、清除等多種功 能，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)與邏輯符號(hào)分別如圖7所示，功能表如表7-所示。L右 |15 141 13丨1引110 |4VDUQOUt主CP Si SoJCC 40 1CKSKQCJDIp3Sir 廠可r訐可引y可圖 7MLS194站訖表氏匕控刨営號(hào)時(shí)神串行輔入井行輸入MlM0CPD樂(lè)DODl10XXXXXXXqfai1XX0XXXX31111XX珀-1101tXIXX5101tX0.-X6110f1XXX7110t0

14、XXXS100XXXXX表 774LS194各引出端功能如下:D0D3:并行數(shù)碼輸入端。Cr:異步清0端，低電平有效。SR、SL:右移、左移串行數(shù)碼輸入端。S1、S0： 工作方式控制端。從其功能表和圖7-19(c)時(shí)序圖可以看出， 只要Cr=0,移存器無(wú)條件清0。 只有 當(dāng)Cr=1,CP上升沿到達(dá)時(shí)，電路才可能按S1S0設(shè)置的方式執(zhí)行移位或置數(shù)操 作:S1S0=11為并行置數(shù)，S1S0=01為右移，S1S0=10為左移，時(shí)鐘無(wú)效或雖然 時(shí)鐘有效，但S1 S0=00則電路保持原態(tài)。5.三、電路設(shè)計(jì)基本原理設(shè)計(jì)電路圖如圖8所示：四、測(cè)試與結(jié)果分析電路設(shè)計(jì)， 安裝元器件及連好導(dǎo)線后， 進(jìn)行實(shí)驗(yàn)結(jié)果測(cè)

15、試。 實(shí)驗(yàn)前首先完成 以下步驟:1.檢查電路原理圖及導(dǎo)線的連接。在電腦上仿真，能夠得出正確的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，所 以電路原理圖正確。檢查導(dǎo)線的連接是否與電路原理圖上一致。2.檢查導(dǎo)線的連接。對(duì)照電路原理圖，用數(shù)字萬(wàn)用表打到合適的檔位，測(cè)試各對(duì) 應(yīng)的接點(diǎn)是否連接好并導(dǎo)通。亠I !-7 mi*活EMI3.檢查實(shí)驗(yàn)儀器和器材是否完好。電源5伏直流電壓輸出正常，NE55芯片測(cè)試 其功能均正常，用萬(wàn)用表檢查開(kāi)關(guān)，按下時(shí)導(dǎo)通均正常。完成上述步驟后，接通5伏的直流電源，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象為：流水燈能自動(dòng)的從左到右、從右到左自動(dòng)、以不同的方式依次被點(diǎn)亮，流水燈會(huì) 出現(xiàn)不同的閃爍方式間歇流動(dòng)。如此周而復(fù)始，不斷循環(huán)。調(diào)節(jié)Rp的阻值，流 水燈的流速發(fā)生了改變。至此，多功能流水燈電路設(shè)計(jì)，調(diào)試與實(shí)驗(yàn)基本成功。五、心得體會(huì)通過(guò)對(duì)本課件的制作，發(fā)現(xiàn)自己對(duì)某些芯片的掌握不夠準(zhǔn)確。在EWB中弄原理圖時(shí)，有個(gè)163芯片少接了個(gè)地，致使電路不能正常工作。做板的時(shí)候也遇 到了一些問(wèn)題，如在面包板上排線時(shí)，排線交錯(cuò)連接，一片混亂，經(jīng)過(guò)幾次嘗試 后能夠很簡(jiǎn)潔的利用面包板排線。同時(shí)也體會(huì)到工業(yè)設(shè)計(jì)以及實(shí)際操作的重要 性。通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，可以很好的把每個(gè)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容融合到一起，應(yīng)用于解決實(shí)際問(wèn)題中