數(shù)電課程設計四路彩燈

一﹑設計總體思路和設計原理〔1〕設計總體思路據(jù)任務書要求，彩燈顯示要分為三個節(jié)拍在第一節(jié)拍時，從左邊第一個彩燈到第四個彩燈依次亮起，即四路輸出Q1至Q4依次為1。在第二個節(jié)拍里，彩燈從右至左依次熄滅，即四路輸出Q4至Q1依次為0。第三個節(jié)拍時四彩燈同亮同暗兩次，即彩燈同時輸出“1”﹑“0”兩次。根據(jù)其亮滅持續(xù)時間為1秒的要求，可以確定需要一個脈沖發(fā)生器，并要求其周期為1s，即頻率為1Hz。〔2〕設計原理題目要求三個節(jié)拍，設計為一個分頻器和一個計數(shù)器單元。那么按照要求設計為計數(shù)器計三次數(shù)一循環(huán)。即計數(shù)器計三次數(shù)，每次為四秒，然后計數(shù)器清零循環(huán)。于是設計為一個分頻器，使用74LS161對秒脈沖進行四分頻，然后輸入到計數(shù)器中。而計數(shù)器同樣使用74LS161，其初始值為0。那么從分頻器中來到第三個脈沖時對計數(shù)器清零。即計數(shù)器的循環(huán)計的數(shù)為0000B、0001B、0010B。使用到的器件為：兩片74LS161和一個反相器。其次，對于位移器按照題目要求：在第一節(jié)拍時，使第一路彩燈先點亮，接著第二，第三，第四路彩燈點亮。第二節(jié)拍時，使第四路彩燈先滅，然后使第三，第二，第一路彩燈滅。第三節(jié)拍時，閃亮兩次。首先向右移，并且一直向右移1。然后是向左移，同理一直向左移1。最后要求值四次數(shù)，值數(shù)D0~D3分為1111、0000、1111、0000。值數(shù)的間隔為一秒。根據(jù)要求，采用74LS194作為位移器。第一節(jié)拍時，右移：S0和S1分別接入1和0。第二節(jié)拍時，左移：S0和S1分別接入0和1。第三節(jié)拍時，值數(shù)S0和S1分別接入1和1。而在計數(shù)器上對應輸出的數(shù)分別為00、01、10。根據(jù)提供器件和要求，那么用一些門電路組成一個計數(shù)器輸出數(shù)的加1的加法器。使用到器件為：一片74LS194、一個與門、一個或門和一反向器。最后是彩燈局部根據(jù)題目要求和位移器74LS194的輸出特征，將用四個彩燈共陰極的連接方式。陽極分別連接74LS194的輸出端Q0、Q1、Q2、Q3。使用到得器件為：四個二極管。二、框圖和總電路設計〔1〕框圖移位計數(shù)器74LS194移位計數(shù)器74LS19412進制分頻計數(shù)器多諧振蕩器彩燈顯示輸出12進制環(huán)控制器圖1系統(tǒng)設計框圖〔2〕總電路圖2系統(tǒng)總電路三、單元電路設計〔1〕電路所用各芯片a、計數(shù)器74LS161此單元用于電路的計數(shù)，當脈沖變化時，實現(xiàn)相應的計數(shù)74161功能表74ls161引腳圖與管腳功能表資料74LS161是常用的四位二進制可預置的同步加法計數(shù)器，他可以靈活的運用在各種數(shù)字電路，以及單片機系統(tǒng)種實現(xiàn)分頻器等很多重要的功能，：

<74ls161引腳圖>管腳圖介紹：

時鐘CP和四個數(shù)據(jù)輸入端P0~P3

清零/MR

使能CEP，CET

置數(shù)PE

數(shù)據(jù)輸出端Q0~Q3

以及進位輸出TC.(TC=Q0·Q1·Q2·Q3·CET)輸入輸出CRCPLDEPETD3D2D1D0Q3Q2Q1Q00ФФФФФФФФ00001↑0ФФdcbadcba1↑10ФФФФФQ3Q2Q1Q01↑1Ф0ФФФФQ3Q2Q1Q01↑111ФФФФ狀態(tài)碼加1

<74LS161功能表>從74LS161功能表功能表中可以知道，當清零端CR=“0”，計數(shù)器輸出Q3、Q2、Q1、Q0立即為全“0”，這個時候為異步復位功能。當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，其邏輯關系是CO=Q0·Q1·Q2·Q3·CET。合理應用計數(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。b、置數(shù)單元74LS194此單元用于彩燈的置數(shù)，當脈沖變化時，確保置數(shù)以實現(xiàn)彩燈的控制74LS194功能表c、相應門電路此門電路用于實現(xiàn)相應的邏輯函數(shù)〔2〕循環(huán)控制電路〔3〕把戲彩燈輸出電路四、安裝﹑調(diào)試步驟第一，對工具和元件等仔細的檢查，看是否有損壞或缺失。了解試驗箱的個功能模塊。對于要使用的模塊檢查是否有損壞，要求熟悉掌握要使用的功能模塊。檢查各元器件引腳是否缺失或損壞，對所有的導線進行檢測，剔除以壞了的導線。對所有領取的器件進行整理。第二，檢測完元器件后，對各小的模塊的安裝位置合理把握安排。合理安排各元器件安裝的位置，導線安插的位置。然后開始安裝芯片及連線，要按照先小模塊、后大模塊再整體的原那么進行安裝調(diào)試。首先可連接秒脈沖模塊，安裝完畢后利用發(fā)光二極管進行檢查。然后安裝分頻模塊，同樣利用發(fā)光二極管進行檢查。再對循環(huán)模塊進行連接，也可以將Q3~Q0連接到二極管進行檢查電路連接的正確性。最后連接好最為重要的循環(huán)位移模塊。對于循環(huán)右移模塊的連接可先只連接好位移的局部，檢查一個周期內(nèi)是否正常。再連接加1加法器局部和計數(shù)器的清零連接。由于面包板和線路的老化，導致接觸不良的問題，所以在連接的時候一定要做到接好一個模塊檢查好一個模塊。切勿整體連接好后在來查看效果。最后連接好后，檢查是否完成預期的要求。重新斷電后，再翻開，看是否仍正常。第四，完成接線并實現(xiàn)所有的功能后，找老師檢查驗收。老師驗收檢查正常完成后，就可以撤除芯片與導線了。在撤除芯片時一定小心。切不可使用蠻力拔除，以防止弄斷芯片的引腳。整理好所有器件后歸還好器件。五、故障分析和電路改良由于面包板和線路的老化，導致接觸不良的問題和接線失誤等認為因素必然會導致一些故障。對于故障是不可防止的，所以就需要我們耐心的排除故障。對于我們的情況而言，在連接的時候一個一個模塊的連接，接好一個模塊檢查好一個模塊是十分重要的。也是減少故障的最有效的方法。在接線時切勿為了貪圖快速就整體連接好后，再來查看效果檢查故障。往往電路會出現(xiàn)許多不可預料的故障和接線的錯誤。而且在最后連接好后，要反復檢查是否完成預期的要求。做一個長時間的運行，以查看是否有錯誤。由于第一次搞這設計，也是第一次接觸這試驗箱。所以第一次接好線實驗成功后沒有輕放箱子。第二天的時候，由于線沒有接緊，所以有的線已經(jīng)掉了，實驗總是出現(xiàn)問題。所以只有把線拔掉。重新接線。這次我們小心仔細的把每一根線都接好、接緊。經(jīng)過細心的接線。終于又一次接好了。并且實驗成功。所以我們要做到重新斷電后，再翻開，看是否仍正常。檢查時一定要仔細認真、沉著冷靜，不可貪快、急躁。六、總結與體會將近兩周的課程設計終于完了。剛開始的時候，拿到題目就一直在想這個題目真難。但是設計總得完成啊，我和同組同學一起去網(wǎng)上，書上資料，經(jīng)過我們不懈努力。終于把設計的框圖完成了。接下來就是設計電路了，依樣畫葫蘆，同樣去網(wǎng)上，書上搜索找各芯片的功能。終于把電路設計好了。然后領試驗箱接線，接線看起來簡單。其實其中要很多耐心。剛拿到箱子想接線是小菜一碟了。翻開箱子迅速把弄起來。線一下子就接好了。然后收好箱子休息。但是由于面包板和線路的老化。第二天翻開箱子看的時候，發(fā)現(xiàn)那些彩燈不聽話了。我們只能一根一根線的進行檢查。費了老半天，終于明白是線接觸不良。由于我們接線太輕松，有的線沒有接好，所以導致接觸不良。然后我們把線全拔掉，沉著，仔細，認真的再把線再重新接一遍。一根根的線插緊。經(jīng)過這次課程設計讓我明白了我們的動手能力還有待提高，本來本科生大局部學的就是理論知識，動手能力比擬差。從這次我們重新接一次線就可以看出，我們動手能力還不夠仔細，認真，沉著。所以我們應該用沉著，認真，仔細來接待以后的每一次動手。附錄元器件使用清單：74LS1941片74LS1611片74LS001片74LS041片74LS321片LED二極管4個試驗箱1個面包板1塊導線假設干

參考文獻1、《電子線路設計、實驗、測試》〔第二版〕華中理工大學出版社謝自美主編2、《新型集成電路的應用》---------電子技術根底課程設計華中理工大學出版社梁宗善主編3、《電子技術根底實驗》高等教育出版社-------------陳大欽主編電氣與信息工程系課程設計評分表項目評價設計方案的合理性與創(chuàng)造性硬件制作或軟件編程完成情況*硬件制作測試或軟件調(diào)試結果*設計說明書質(zhì)量設計圖紙質(zhì)量辯論匯報的條理性和獨立見解辯論中對所提問題的答復情況完成任務的情況獨立工作能力組織紀律性〔出勤率〕綜合評分