流水灯课程设计剖析Word格式.docx
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4.7kOhm
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74LS151的cp端
2.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
1
1%
14
13
12
11
1O
9
*
一
2
3
斗
5
6
7
I3
VCC04D5D7ABC
D303O1DOYWSTROBEGND
DATAINPUTS
OUTPUTS
G
图2
实现模5计数器，用它的后五个状态，把D0D1D2D3预置到1011端，0C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
15
1“I
13）12
|Ll|101
d
VL>
i
、"
QoQ
lQ2（
J3CPSi
1Su
CC40
194（74
LS1941
Ch
S«
D
3DiD2DsSl
Vs*
3I
4]5|
引7|
8I
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,Qo接红灯Qi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，QoQiQ2Q3通过
同或门接到Si端，So接高电平，当开启电源时，QoQiQ2Q3通过同或门向Si端输入高电平，达到SiSo都为高电平，这样就像芯片送数iooo,红灯亮，这是QoQiQ2Q3通过同或门向Si送低电平，这时芯片就会iooo-oioo-ooi"
oooi—iooo—oioo—ooio—oooi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■主要芯片介绍
i.555定时器
如图4为555计时器的引脚图，以及内部构造图
图4
mmrniji
V<
xVoV1（VCO）CB555
GNDVDVoRd
LUUj11114]
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5KQ的电阻器构成分压，它们分别使高电平比较器Ci同相比较
2i
端和低电平比较器C2的反相输入端的参考电平为-Vcc和-Vcc。
Ci和C2的输
33
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-Vcc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；
当输入信自
2脚输入并低于〔Vcc时，触发器置位，555的3脚输出高电平，同时放电，开关
管截止。
Rd是复位端，当其为0时，555输出低电平。
平时该端开路或接Vcc。
Vco是控制电压端（5脚），平时输出2Vcc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「F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
TR
触发
TH
阈值
R
复位
DIS
放电端
OUT
输出
>
1Vcc
—Vcc
H
导通
L
<
2Vcc
原状态
一Vcc
X
截止
2.数据选择器74LS151
74LS151为互补输出的8选1数据选择器，弓I脚排列如图所示，功能见表
VCchkkh®
®
6
目||2|口||4||5||E|7」8
l3l2l}Z7FGND
选择控制端（地址端）为C〜A，按二进制译码，从8个输入数据DO〜D7
中，选择一个需要的数据送到输出端丫，G为使能端，低电平有效。
（1）使能端G=1时，不论C〜A状态如何，均无输出（丫=0,W=1），多
路开关被禁止。
838电子
（2）使能端G=0时，多路开关正常工作，根据地址码C、B、A的状态选
择D0〜D7中某一个通道的数据输送到输出端丫。
女口：
CBA=000,则选择D0数据到输出端，即丫=D0。
CBA=001，则选择D1数据到输出端，即丫=D1，其余类推
1输入
P输出
数据选择
选通
Y
C
B
A
DO
D1
DI
D2
D3
D4
D5
DS
D6
D7
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.计数器74LS163
74LS163是常用的四位二进制可预置的同步加法计数器，他可以灵活的运用
在各种数字电路，以及单片机系统种实现分频器等很多重要的功能。
引脚图如下：
丫匹TC0（）Q]Q2CETPE
冋而冋冋冋冋冋両
Ld
#R
CP
34
p0p1
5巴
67
PjCEI
2nGND
如图6
管脚图介绍：
时钟CP和四个数据输入端
P0~P3清零/MR
使能CEP，
CET置数PE
数据输出端Q0~Q3
以及进位输出TC.（TC=Q0•Q1•Q2•Q3•CET
输入
EP
ET
d2
巧
°
。
Qs
Qi
Gd
o
T
D
c
Q：
Qo
Qm
状态码加1
从74LS163功能表功能表中可以知道，当清零端CR=“0”，计数器输出Q3、
Q2、Q1、Q0立即为全“0”，这个时候为异步复位功能。
当CR=“1”且LD=“0”时，在CP信号上升沿作用后，74LS163输出端Q3、Q2、Q1、Q0的状态分别与并行数据输入端D3，D2,D1，DO的状态一样，为同步置数功能。
而只有当
CR=LD=EP=ET二“1”、CP脉冲上升沿作用后，计数器加1。
74LS163还有一个进位输出端CO,其逻辑关系是CO=Q0•Q1•Q2•Q3•CET。
合理应用计数器的清零功能和置数功能，一片74LS163可以组成16进制以下的任意进制分频器。
4.移位寄存器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所示，功能表如表7-所示。
ItsI15|1*I13丨1引IdiOIg|
VnoQoQIQsCPSiSo
JCC40194（74LS194）
CkSrDoDiTJaSiVss
2I3|4|5|e|"
I
图7
74LS194功能表
字号
寸耳令
控刮莒号
时會
串行输入
井行■输入
TF
Ml
MO
%
t
do
日】
4
Ji
8
表7
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。
5.
三、电路设计
基本原理设计电路图如图8所示：
V
3EIO-ri.l«
DDD3YVGG
L>
応lfepq-L>
4=lEG
AEr_DEG
四、测试与结果分析
电路设计，安装元器件及连好导线后，进行实验结果测试。
实验前首先完成以下步骤:
1.检查电路原理图及导线的连接。
在电脑上仿真，能够得出正确的实验现象，所
以电路原理图正确。
检查导线的连接是否与电路原理图上一致。
2.检查导线的连接。
对照电路原理图，用数字万用表打到合适的档位，测试各对应的接点是否连接好并导通。
3.检查实验仪器和器材是否完好。
电源5伏直流电压输出正常，NE55芯片测试其功能均正常，用万用表检查开关，按下时导通均正常。
完成上述步骤后，接通5伏的直流电源，实验现象为：
流水灯能自动的从左到右、从右到左自动、以不同的方式依次被点亮，流水灯会出现不同的闪烁方式间歇流动。
如此周而复始，不断循环。
调节Rp的阻值，流
水灯的流速发生了改变。
至此，多功能流水灯电路设计，调试与实验基本成功。
五、心得体会
通过对本课件的制作，发现自己对某些芯片的掌握不够准确。
在EWB中弄
原理图时，有个163芯片少接了个地，致使电路不能正常工作。
做板的时候也遇到了一些问题，如在面包板上排线时，排线交错连接，一片混乱，经过几次尝试后能够很简洁的利用面包板排线。
同时也体会到工业设计以及实际操作的重要性。
通过这次课程设计，可以很好的把每个实验内容融合到一起，应用于解决实际问题中，同时又加深了自己对EWB仿真软件的学习与应用，理论和实践相结合，从而更好地掌握所学知识。
从中也得到了不少经验，对以后的学习，设计起到很大的帮助。
六、附录
元件清单
序号
名称
规格
数量
555震荡器
NE555
数据选择器
74LS151
移位寄存器
计数器
74LS163
与非门
HD74LS20P
或门
HD74LS32P
异或门
TC4030BP
8:
非门
SN74LS00N
电阻
4.7K
10
150K
电容
4.7uF
0.01uF
彩灯
面包板
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