八位流水燈設(shè)計

..----可修編-歐亞學(xué)院信息工程學(xué)院2015/2016學(xué)年第一學(xué)期課程設(shè)計報告課程名稱：數(shù)字電子技術(shù)班級學(xué)號:統(tǒng)本通信1302學(xué)生XX:洪志龍完成時間:2015.12目錄1.設(shè)計目的任務(wù)及要求21.1電路要求21.2報告要求22.題目分析23.方案選擇24.原理框圖25.主要元器件介紹25.174LS13825.274LS16125.3555定時器26.電路設(shè)計26.174LS138譯碼電路26.2555脈沖序列設(shè)計26.3矩形波發(fā)生器27.電路仿真及結(jié)果分析27.1電路仿真27.2仿真結(jié)果分析28．總結(jié)29.參考文獻2..----可修編-1.設(shè)計目的任務(wù)及要求通過本次課程設(shè)計和電路裝調(diào)實踐，驗證所學(xué)專業(yè)理論，加深概念理解，培養(yǎng)和提高學(xué)生的綜合應(yīng)用能力和團隊合作能力。采用實驗室所有的芯片，做出可實現(xiàn)8位流水燈循環(huán)點亮的電路。1.1電路要求(1)熟悉器件功能、管腳及應(yīng)用參數(shù)。(2)熟悉電路構(gòu)造、原理及工作特性。(3)掌握電路的靜態(tài)測試方法，包括：電路所用原件測試和芯片的測試。(4)動態(tài)測試：用發(fā)光二極管測試輸出結(jié)果。(5)故障分析、定位及排查。1.2報告要求(1)畫出完整的電路圖，簡述工作原理及涉及的核心知識點。(2)調(diào)整電路前進展電路特性仿真、得出電路仿真圖形。(3)測試結(jié)果并記錄。(4)總結(jié)本次課程設(shè)計的收獲、體會2.題目分析74LS138為3-8線譯碼器，它的工作原理是：①當(dāng)一個選通端〔E1〕為高電平，另兩個選通端E2和E3為低電平時，可將地址端〔A0、A1、A2〕的二進制編碼在Y0至Y7對應(yīng)的輸出端以低電平譯出。舉例說明：如果A2A1A0=001，那么Y1輸出0，其余輸出1，發(fā)光二極管陰極接Y0-Y7，陽極接VCC，接上限流電阻，那么Y1端發(fā)光二極管發(fā)光。課題要求設(shè)計八位二極管循環(huán)點亮，那么需要一系列脈沖序列，使得A2A1A0電平發(fā)生變化。即依次選通Y0-Y7，脈沖從000-111。3.方案選擇利用74LS161產(chǎn)生000-111脈沖控制74LS138的A2A1A0，依次選通Y0-Y7。產(chǎn)生脈沖序列也可以用74LS191是四位二進制同步加/減計數(shù)器，與74LS161相比，它能夠?qū)崿F(xiàn)減計數(shù)，此處只需要求產(chǎn)生脈沖序列，而且74LS161是常用的計數(shù)器，所以選擇74LS160產(chǎn)生脈沖序列。74LS161計數(shù)必須有時鐘脈沖，如何獲得時鐘脈沖：一、函數(shù)發(fā)生器獲得；二、555定時器可以產(chǎn)生方波；因為實驗要求，決定采用555定時器產(chǎn)生方波，而且頻率更容易控制。4.原理框圖圖圖5.主要元器件介紹表5.1元件數(shù)量〔個〕555集成芯片174LS161174LS138174LS04110KΩ電阻20.01uF電容147uF電容1發(fā)光二極管85.174LS138圖74LS138為3-8譯碼器，其工作原理如下：當(dāng)一個選通端〔E1〕為高電平，另兩個選通端〔E2)和(E3)為低電平時，可將地址端〔A0、A1、A2〕的二進制編碼在Y0至Y7對應(yīng)的輸出端以低電平譯出。假設(shè)將選通端中的一個作為數(shù)據(jù)輸入端時，74LS138還可作數(shù)據(jù)分配器。圖5.274LS16174LS161是常用的四位二進制可預(yù)置的同步加法計數(shù)器。圖當(dāng)清零端CR="0〞，計數(shù)器輸出Q3、Q2、Q1、Q0立即為全"0〞，這個時候為異步復(fù)位功能。當(dāng)CR="1〞且LD="0〞時，在CP信號上升沿作用后，74LS161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，D0的狀態(tài)一樣，為同步置數(shù)功能。而只有當(dāng)CR=LD=EP=ET="1〞、CP脈沖上升沿作用后，計數(shù)器加1。74LS161還有一個進位輸出端CO，其邏輯關(guān)系是CO=Q0·Q1·Q2·Q3·CET。合理應(yīng)用計數(shù)器的清零功能和置數(shù)功能，一片74LS161可以組成16進制以下的任意進制分頻器。5.3555定時器圖555定時器的功能主要由兩個比擬器決定。兩個比擬器的輸出電壓控制RS觸發(fā)器和放電管的狀態(tài)。在電源與地之間加上電壓，當(dāng)5腳懸空時，那么電壓比擬器C1的同相輸入端的電壓為2VCC/3，C2的反相輸入端的電壓為VCC/3。假設(shè)觸發(fā)輸入端TR的電壓小于VCC/3，那么比擬器C2的輸出為0，可使RS觸發(fā)器置1，使輸出端OUT=1。如果閾值輸入端TH的電壓大于2VCC/3，同時TR端的電壓大于VCC/3，那么C1的輸出為0，C2的輸出為1，可將RS觸發(fā)器置0，使輸出為0電平。圖6.電路設(shè)計設(shè)計思想：電路分模塊進展，最后再整合。6.174LS138譯碼電路在A2A1A0手動控制上下電平測試燈的亮滅是否符合要求，如下圖，測試的是000信號和011信號。圖圖6.2555脈沖序列設(shè)計采用反應(yīng)置數(shù)法，利用555定時器產(chǎn)生000-111脈沖序號，時鐘脈沖外部接入，原理圖如下列圖所示圖圖圖圖6.3矩形波發(fā)生器利用555定時器構(gòu)成多諧振蕩電路，由RC電路充放電公式計算得：T1=0.7〔R1+R2〕C,T2=0.7R2CT=T1+T2.通過計算可得到一定頻率，一定占空比的方波信號，此處C=0.1μF,如右圖所示7.電路仿真及結(jié)果分析7.1電路仿真利用multisim仿真555定時器的波形結(jié)果，如圖圖7.2仿真結(jié)果分析Y0-Y7輸出波形如上圖所示，由于Y0-Y7上下電平的變化，所以LED燈會閃爍變化，但必須脈沖頻率在1KHz以下，以便人眼能夠識別，計數(shù)器產(chǎn)生000-111脈沖輸入74LS138的輸入端，實現(xiàn)Y0-Y7的選通，從而實現(xiàn)上述功能。仿真電路圖電路實物連接圖8．總結(jié)這學(xué)期的數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計讓我感受很深刻，從虛擬平臺到實物都有涉及，不僅讓我學(xué)到了Multisim的使用，還讓我體會到組裝連接也是一門技術(shù)，提高了我的動手能力。仿真時讓我了解到這一設(shè)計思想是否可行，還能更直觀的看出一些電壓電流參數(shù)，但是，當(dāng)我做硬件時，遇到了不少的問題。電路首次連接完成接入電路中時8個LED燈全都不亮，然后檢查電路再次試接時所有的燈都亮，但不是循環(huán)亮，經(jīng)屢次檢查電路連接無誤后，我們在數(shù)電實驗箱上將74LS138接通LED燈，手動置入000到111，來驗證這一模塊是否完成，發(fā)現(xiàn)沒有問題。接下來檢測555定時器，此時發(fā)現(xiàn)555定時器給不了脈沖信號，通過計算電容和電阻的大小解決了此問題，燈就循環(huán)閃動了。過本次課程設(shè)計，穩(wěn)固了我