流水燈課程設(shè)計(jì)()

1、訪安培華辱院數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)報(bào)告（彩燈控制器）sinasniiiggygriaaantwranaira msfnnmflai"18881is誦i1rsu1專業(yè)：電子信息工程班級(jí)：7b1211學(xué)號(hào)：123025姓名：白旭飛年月：2014-6-28一、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)控制器可口動(dòng)清零，每個(gè)指示燈被點(diǎn)亮的時(shí)間和同約為0.5s2s 范圍內(nèi)。3. 用計(jì)算機(jī)畫(huà)岀設(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

2、件的選擇，畫(huà)岀完整的電路圖和元器件明細(xì)表，收獲、體會(huì)及建議）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（與彩燈全亮和比）。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is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74ls163o進(jìn)而彩燈在脈沖的作用下依次 點(diǎn)亮，并

3、實(shí)現(xiàn)循環(huán)，完成實(shí)驗(yàn)要求。2. 總體思路先用555定時(shí)器用來(lái)生成is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，q o, q-q2和q接彩燈然后連接兒個(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。其小6

4、腳稱閾值端(th),是上比較器的輸入；2腳稱觸發(fā) 端(擁，是下比較器的輸入；3腳是輸出端(vo),它有0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(dts),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(族)，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。鵲器150 k ohm0.01 uf-f4.7 uft卜圖 1 (b)圖 1 (a)把它接成占空比可調(diào)振蕩器vcc=ra=71 4,rb=7 14,c= 1 uf實(shí)現(xiàn)單位is的脈沖cp,將它輸岀的脈沖加到74ls151的cp端2.

5、 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-個(gè)脈沖輸向下一個(gè)芯片d3dfidata selecg1234567i8data inputsd2d1data inputsstrobe gndgdooutputs圖2實(shí)現(xiàn)模5計(jì)數(shù)器，用它的后五個(gè)狀態(tài)，把d0dq2d3預(yù)置到1011端，oc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門(mén)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16丨丄5| 14丨13| t心 4vddqi 4 qs cp si so)cc 40 1 94 (7 4 lsi 9

6、4)ck sr po di p2 ds si. vs丄丨可引4|5|引7|列把cr接高電平，sr接到q3端，實(shí)現(xiàn)環(huán)形計(jì)數(shù)器，d0dq2d3預(yù)置1000, sl置空,接紅燈qi接黃燈q2和qs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，述要向電路送數(shù)，qo qi q2q3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)，q0q1q2q3通過(guò)同或門(mén)向si端 輸入高電平，達(dá)到si so都為高電平，這樣就像芯片送數(shù)1000,紅燈亮，這是 qo qi q2 q3通過(guò)同或門(mén)向si送低電平，這時(shí)芯片就會(huì)10000100 0010 0001 -> 1000->0

7、100->0010->0001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1.555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。ccrd圖4m m rn vcc vq yn vco )cb555gnd vl2 vo rdld 2j til uj其工作原理：它含有兩個(gè)電壓比較器，一個(gè)基木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c1同和比較71端和低電平比較器c2的反相輸入端的參考電平為-vcc和-ucc。cl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

8、過(guò)蘭va時(shí)，觸3發(fā)器復(fù)位，555的輸岀端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腳輸入并低于丄wc時(shí)，觸發(fā)器置位，555的3腳輸出高電平，同時(shí)放電，開(kāi)關(guān) 3管截止。斤q是復(fù)位端，當(dāng)其為0吋，555輸出低電平。平時(shí)該端開(kāi)路或接vcc。2vco是控制電壓端（5腳），平時(shí)輸tb-vcc作為比較器al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-種控 制，在不接外加電壓時(shí)，通常接一個(gè)001時(shí)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)til

9、 閾值r復(fù)位dis 放電端out 輸出3>-vcc3h導(dǎo)通l> vcc32v <vcc3h原狀態(tài)< vcc3xh截止hxxl導(dǎo)通l2.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，引腳排列如圖所示，功能見(jiàn)表。vcc *4 店 b b so sj s21 i| 2| | 3| | 4| | 5i | 6| | 7 | | 8l3 l2 h i。 z z e gnd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)送到輸岀端y, 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(y = 0

10、, w=l),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dod7中某一個(gè)通道的數(shù)據(jù)輸送到輸出端yo女口： cba=000,則選擇do數(shù)據(jù)到輸出端，即y = d0o如：cba=001,則選擇d1數(shù)據(jù)到輸出端，即y = d1,其余類(lèi)推。輸入輸出數(shù)據(jù)選擇選通ywcbagxxxhlhlllldodollhld1dilhlld2d2lhhld3d3hllld4d4hlhld5d5hhlld6d6hhhld7d7構(gòu)成16以內(nèi)的任意進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器：用so, 51, 52., sm5n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

11、s0,但需小于5n。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) 5n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)器立刻返冋到初始的預(yù)置 數(shù)狀態(tài)sm,即實(shí)現(xiàn)了 smsn1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)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)器 返回到初始的預(yù)置數(shù)狀態(tài)sm,從而實(shí)現(xiàn)sm5n1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：vcc tc qo qi 0203 cet pe

12、ljljlijnldldljnar cp pq pi p2 p3 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. (toqo q1 q2 q3 cet輸入輸出qcpldepet6巧6dqqm2iciqo0txxxxxxx00001t0xxdcbadcba1t10xxxxxqsqiqiqo1t1x0xxxxqmqqiqo1t111xxxx狀態(tài)碼加1從74ls163功能表功能表中可以知道，當(dāng)清零端cr=“o”，計(jì)數(shù)器輸出q3、q2、qi、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二

13、“0” 時(shí),在cp信號(hào)上升沿作用后,74ls163輸出端q3、q2、qi、q0的狀態(tài)分別與 并行數(shù)據(jù)輸入端d3, d2, di, do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(jì)數(shù)器加1。74ls163述有一個(gè) 進(jìn)位輸出端co,其邏輯關(guān)系是co= q0 q1 q2 q3 cet。合理應(yīng)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。丄 5|14丨

14、13丨12丨11| 10丨vdd qq qi qz q3 cp si socc 401 94 (7 4 lsi 9 4)c民 sr do d l da d3 si, vs 丄丨引引4|5|司7|列圖774ls194功能表清零控制信號(hào)時(shí)鐘串行輸入并行輸入trmlmocpdsldsrdodi10xxxxxxx21xx0xxxx31111xxdodi41014tx1xx5101tx0xx61101xxx7110f0xxx8100xxxxx表774ls194各引出端功能如下：dod3: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。si、so：工作方式控制端。從其功

15、能表和圖7-19(c)時(shí)序圖可以看出，只要c尸0,移存器無(wú)條件清0o只有 當(dāng)cr=l, 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：5150=11為并行置數(shù)，s1so01為右移,5150=10為左移,時(shí)鐘無(wú)效或雖然 時(shí)鐘有效，但s 150=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： d1ufhfia b cdo8d4d5d6d7abcvdsdedldoywidgtclp' si vdckttu nutrr hmdtni lowurtuctr*vcc pma鈉bubcgcdqdefteragf©lont如圖8電路設(shè)計(jì)，安裝元器件

16、及連好導(dǎo)線后，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)結(jié)果測(cè)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 以電路原理圖止確。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。3檢查實(shí)驗(yàn)儀器和器材是否完好。電源5伏宜流電壓輸出正常，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，多功能流水燈屯路設(shè)計(jì)，調(diào)試與實(shí)驗(yàn)基木成功。五、心得體會(huì)通過(guò)對(duì)木課件的制作，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，致使電路不能止常工作。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)兒次嘗試 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