流水灯课程设计.docx
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流水灯课程设计
“比较完美
“
课程设计任务书
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摘要
电子技术实验是一门重要的实践性技术基础课程。
开设本课程的目的在于使学生理论联系实际,在老师的指导下完成大纲规定的实验任务。
通过实验熟悉电工.电子技术的应用中常用的设备和电子器件,熟悉常用仪器的使用方法,掌握正确记录.处理实验数据、绘制曲线、分析实验结果的方法,从而开发学生分析问题或解决问题的能力,培养学生具有严谨的工作作风,实事求是的科学态度,刻苦钻研、勇于探索和创新的开拓精神以及遵守纪律、团结协作和爱护公物的优良品质,为今后从事专业科研工作和工程技术工作打下良好的基础。
流水灯是一串按一定的规律像流水一样连续闪亮。
流水灯控制是可编程控制器的一个应用,其控制思想在工业控制技术领域也同样适用。
流水灯控制可用多种方法实现,但对现代可编程控制器而言,利用移位寄存器实现最为便利。
通常用左移寄存器实现灯的单方向移动;用双向移位寄存器实现灯的双向移动。
要求红黄绿三种颜色的灯在时钟信号作用下按以下规律转换状态。
电路启动后,要求红黄绿三种颜色的灯在脉冲作用下顺序,循环点亮。
红黄绿灯每次亮的时间分别为5秒,5秒,10秒。
关键词:
流水灯74LS161计数器74LS194移位寄存器CC7555定时器自启动红黄绿三种颜色的灯在脉冲作用下顺序,循环点亮。
红黄绿灯每次亮的时间分别为5秒,5秒,10秒。
目录
1概述………………………………………………………………………………2
1.1主要功能………………………………………………………………………2
2总体方案设计……………………………………………………………………2
2.1设计要点………………………………………………………………………2
2.2功能图………………………………………………………………….….…2
3单元模块设计……………………………………………………………………3
3.1单位脉冲电路设计…………………………………………………………3
3.25s为单位脉冲电路设计……………………………………………………4
3.3移位寄存电路设计…………………………………………………………5
4电路参数设置和元件选择………………………………………………………6
4.1电路参数的设置…………………………………………………………6
4.2元件清单…………………………………………………………………6
5主要芯片介绍
5.CC7555定时器………………………………………………………………6
5.74LS161计数器………………………………………………………………7
5.74LS194移位寄存器………………………………………………………8
6流水灯电路图……………………………………………………………………10
7.心得体会…………………………………………………………………………11
8.参考文献…………………………………………………………………………11
10附录……………………………………………………………………………11
1概述
1.1设计主要功能:
要求电路开启后,红黄绿三种颜色的灯在时钟信号作用下按以下规律转换状态。
电路启动后,要求红黄绿三种颜色的灯在脉冲作用下顺序,循环点亮。
红黄绿灯每次亮的时间分别为5秒,5秒,10秒。
2系统总体方案设计
2.1设计要点:
流水灯的总体框架图如下图所示,其工作过程是:
接通电源时,555占空比可调振荡器产生1s单位的脉冲,脉冲送到下一个模块74LS161计数器,目的实现模5计数器,达到每五秒生成一个脉冲输向下一个芯片74LS194移位计数器。
进而红黄绿三灯在脉冲的作用下依次点亮,并实现循环,完成实验要求。
2.2功能启动图………
开启电路
555占空比可调振荡器
74LS161计数器
74LS194移位计数器
红黄绿三灯实现循环
3单元模块设计
单位脉冲设计电路
工作原理:
先用555定时器用来生成1s标准单位cp脉冲,把脉冲给计数器74LS161,通过74LS161形成模5加法计数器,再将74LS161输出信号供给74LS194,74LS194移位寄存器输入端置位1000,Q0接红灯,Q1接黄灯并把Q2和Q3接一个异或门再连到一个绿灯,把74LS194接成环形计数器。
就能实现基本电路要求。
1.占空比可调振荡器
把它接成占空比可调振荡器
VCC=,RA=714,RB=714,C=1uf
实现单位1s的脉冲cp,将它输出的脉冲加到74LS161的cp端
2.5s为单位的脉冲设计电路
74LS161
目的实现模5计数器,达到每五秒生成一个脉冲输向下一个芯片
实现模5计数器,用它的后五个状态,把D0D1D2D3预置到1011端,OC与通过非门于LD相连,CO端输出到下一个芯片74LS194的cp端。
3.移位寄存设计电路
74LS194
目的:
用其输出端对三个彩灯分别进行循环循环控制
把CR接高电平,SR接到Q3端,实现环形计数器,D0D1D2D3预置1000,SL置空,Q0接红灯Q1接黄灯Q2和Q3通过一个或非门接一个绿灯,CP接上一个芯片来的脉冲,要实现开启电路时红灯亮,还要向电路送数,Q0Q1Q2Q3通过同或门接到S1端,S0接高电平,当开启电源时,Q0Q1Q2Q3通过同或门向S1端输入高电平,达到S1S0都为高电平,这样就像芯片送数1000,红灯亮,这是Q0Q1Q2Q3通过同或门向S1送低电平,这时芯片就会1000→0100→0010→0001→1000→0100→0010→0001实行循环,这样三个灯就会在5s为单位的脉冲控制下依次点亮并循环。
4电路参数设置和元件介绍
4.1电路参数的设置
电阻设置情况和器件的设置都跟原器件提供一致。
4.2 元件清单
电子元件清单
序号
名称
规格
数量
单位
1
555占空比可调震荡器
CC7555
1
个
2
计数器
74LS161
1
个
3
移位寄存器
74LS194
1
个
4
异或门
74LS86
1
个
5
同或门
HCC4077B
3
个
6
红。
黄。
绿灯
LED
3
个
7
与门
AND
2
个
8
与非门
NAND
1
个
9
电阻
RES2
2
个
10
二极管
DIODE
2
个
11
电容
CAP
2
个
12
与非门
NAND
2
个
5 .主要芯片介绍
1.555定时器
其工作原理:
它含有两个电压比较器,一个基本RS触发器,一个放电开关T,比较器的参考电压由三只5KΩ的电阻器构成分压,它们分别使高电平比较器C1同相比较端和低电平比较器C2的反相输入端的参考电平为
和
。
C1和C2的输出端控制RS触发器状态和放电管开关状态。
当输入信号输入并超过
时,触发器复位,555的输出端3脚输出低电平,同时放电,开关管导通;当输入信号自2脚输入并低于
时,触发器置位,555的3脚输出高电平,同时放电,开关管截止。
是复位端,当其为0时,555输出低电平。
平时该端开路或接
。
Vco是控制电压端(5脚),平时输出
作为比较器A1的参考电平,当5脚外接一个输入电压,即改变了比较器的参考电平,从而实现对输出的另一种控制,在不接外加电压时,通常接一个0.01
的电容器到地,起滤波作用,以消除外来的干扰,以确保参考电平的稳定。
T为放电管,当T导通时,将给接于脚7的电容器提供低阻放电电路.
555电路的引脚功能
触发
阈值
复位
IS
放电端
输出
>
H
导通
L
H
原状态
×
H
截止
H
×
×
L
导通
L
2.74LS161
构成16以内的任意进制加法计数器:
用S0,S1,S2…,SM…SN表示输入0,1,2,…,N个计数脉冲CP时计数器的状态。
SM可以为S0,但需小于SN。
对于异步置数:
在输入第N个计数脉冲CP后,通过控制电路,利用状态SN产生一个有效置数信号,送给异步置数端,使计数器立刻返回到初始的预置数状态SM,即实现了SM~SN-1计数。
对于同步置数:
在输入第N-1个计数脉冲CP时,利用状态SN-1产生一个有效置数信号,送给同步置数控制端,等到输入第N个计数脉冲CP时,计数器返回到初始的预置数状态SM,从而实现SM~SN-1计数。
3.74LS194
74LS194是四位通用移存器,具有左移、右移、并行置数、保持、清除等多种功能,其内部结构与逻辑符号分别如图7-19(a)、(b)所示,功能表如表7-16所示。
74LS194各引出端功能如下:
D0~D3:
并行数码输入端。
Cr:
异步清0端,低电平有效。
SR、SL:
右移、左移串行数码输入端。
S1、S0:
工作方式控制端。
从其功能表和图7-19(c)时序图可以看出,只要Cr=0,移存器无条件清0。
只有当Cr=1,CP上升沿到达时,电路才可能按S1S0设置的方式执行移位或置数操作:
S1S0=11为并行置数,S1S0=01为右移,S1S0=10为左移,时钟无效或虽然时钟有效,但S1S0=00则电路保持原态。
6流水灯电路图
7.心得体会
通过对本课件的制作,清楚地看到了自己的知识薄弱的方面,各个知识点没有联会贯穿,有些芯片的掌握不够准确。
在做此课件的过程中,充分体会到了实际操作的重要性。
如果没有同学的指点,可能自己会在一些地方打转弯,浪费掉很多时间。
通过这次课程设计,可以很好的把各个章节的模块融合到一起,对以后的学习,设计很有帮助。
8.参考文献
《数字电子技术》江晓西安电子科技大学出版社
《数字电路与逻辑设计》曹国清江苏徐州中国矿业大学
9.附录
本实验设计方法只是众多方法中的一种,比如计数器可以用74LS190,74LS169D等,如果以后学到单片机时也可以用单片机完成。