八位流水燈設(shè)計(jì)

..----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(jì)報(bào)告課程名稱(chēng)：數(shù)字電子技術(shù)班級(jí)學(xué)號(hào):統(tǒng)本通信1302學(xué)生XX:洪志龍完成時(shí)間:2015.12目錄1.設(shè)計(jì)目的任務(wù)及要求21.1電路要求21.2報(bào)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(shí)器26.電路設(shè)計(jì)26.174LS138譯碼電路26.2555脈沖序列設(shè)計(jì)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(xiàn)2..----可修編-1.設(shè)計(jì)目的任務(wù)及要求通過(guò)本次課程設(shè)計(jì)和電路裝調(diào)實(shí)踐，驗(yàn)證所學(xué)專(zhuān)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(tuán)隊(duì)合作能力。采用實(shí)驗(yàn)室所有的芯片，做出可實(shí)現(xiàn)8位流水燈循環(huán)點(diǎn)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(cè)試方法，包括：電路所用原件測(cè)試和芯片的測(cè)試。(4)動(dòng)態(tài)測(cè)試：用發(fā)光二極管測(cè)試輸出結(jié)果。(5)故障分析、定位及排查。1.2報(bào)告要求(1)畫(huà)出完整的電路圖，簡(jiǎn)述工作原理及涉及的核心知識(shí)點(diǎn)。(2)調(diào)整電路前進(jìn)展電路特性仿真、得出電路仿真圖形。(3)測(cè)試結(jié)果并記錄。(4)總結(jié)本次課程設(shè)計(jì)的收獲、體會(huì)2.題目分析74LS138為3-8線(xiàn)譯碼器，它的工作原理是：①當(dāng)一個(gè)選通端〔E1〕為高電平，另兩個(gè)選通端E2和E3為低電平時(shí)，可將地址端〔A0、A1、A2〕的二進(jìn)制編碼在Y0至Y7對(duì)應(yīng)的輸出端以低電平譯出。舉例說(shuō)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(yáng)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(jì)八位二極管循環(huán)點(diǎn)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(jìn)制同步加/減計(jì)數(shù)器，與74LS161相比，它能夠?qū)崿F(xiàn)減計(jì)數(shù)，此處只需要求產(chǎn)生脈沖序列，而且74LS161是常用的計(jì)數(shù)器，所以選擇74LS160產(chǎn)生脈沖序列。74LS161計(jì)數(shù)必須有時(shí)鐘脈沖，如何獲得時(shí)鐘脈沖：一、函數(shù)發(fā)生器獲得；二、555定時(shí)器可以產(chǎn)生方波；因?yàn)閷?shí)驗(yàn)要求，決定采用555定時(shí)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(gè)〕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(gè)選通端〔E1〕為高電平，另兩個(gè)選通端〔E2)和(E3)為低電平時(shí)，可將地址端〔A0、A1、A2〕的二進(jìn)制編碼在Y0至Y7對(duì)應(yīng)的輸出端以低電平譯出。假設(shè)將選通端中的一個(gè)作為數(shù)據(jù)輸入端時(shí)，74LS138還可作數(shù)據(jù)分配器。圖5.274LS16174LS161是常用的四位二進(jìn)制可預(yù)置的同步加法計(jì)數(shù)器。圖當(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，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(jì)數(shù)器加1。74LS161還有一個(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74LS161可以組成16進(jìn)制以下的任意進(jìn)制分頻器。5.3555定時(shí)器圖555定時(shí)器的功能主要由兩個(gè)比擬器決定。兩個(gè)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(shí)，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(shí)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(jì)設(shè)計(jì)思想：電路分模塊進(jìn)展，最后再整合。6.174LS138譯碼電路在A2A1A0手動(dòng)控制上下電平測(cè)試燈的亮滅是否符合要求，如下圖，測(cè)試的是000信號(hào)和011信號(hào)。圖圖6.2555脈沖序列設(shè)計(jì)采用反應(yīng)置數(shù)法，利用555定時(shí)器產(chǎn)生000-111脈沖序號(hào)，時(shí)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(shí)器構(gòu)成多諧振蕩電路，由RC電路充放電公式計(jì)算得：T1=0.7〔R1+R2〕C,T2=0.7R2CT=T1+T2.通過(guò)計(jì)算可得到一定頻率，一定占空比的方波信號(hào)，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(shí)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L(fǎng)ED燈會(huì)閃爍變化，但必須脈沖頻率在1KHz以下，以便人眼能夠識(shí)別，計(jì)數(shù)器產(chǎn)生000-111脈沖輸入74LS138的輸入端，實(shí)現(xiàn)Y0-Y7的選通，從而實(shí)現(xiàn)上述功能。仿真電路圖電路實(shí)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(jì)讓我感受很深刻，從虛擬平臺(tái)到實(shí)物都有涉及，不僅讓我學(xué)到了Multisim的使用，還讓我體會(huì)到組裝連接也是一門(mén)技術(shù)，提高了我的動(dòng)手能力。仿真時(shí)讓我了解到這一設(shè)計(jì)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(shí)，遇到了不少的問(wèn)題。電路首次連接完成接入電路中時(shí)8個(gè)LED燈全都不亮，然后檢查電路再次試接時(shí)所有的燈都亮，但不是循環(huán)亮，經(jīng)屢次檢查電路連接無(wú)誤后，我們?cè)跀?shù)電實(shí)驗(yàn)箱上將74LS138接通LED燈，手動(dòng)置入000到111，來(lái)驗(yàn)證這一模塊是否完成，發(fā)現(xiàn)沒(méi)有問(wèn)題。接下來(lái)檢測(cè)555定時(shí)器，此時(shí)發(fā)現(xiàn)555定時(shí)器給不了脈沖信號(hào)，通過(guò)計(jì)算電容和電阻的大小解決了此問(wèn)題，燈就循環(huán)閃動(dòng)了。過(guò)本次課程設(shè)計(jì)，穩(wěn)固了我