12路流水灯控制电路剖析Word格式文档下载.docx
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分
图112路流水灯设计原理图
该电路主要由555定时器、74LS161计数器和74HC154译码器和LED发光二极管。
由555定时器构成脉冲发生器，并由LED发光二极管监视电路是否工作；
将74SL161
接成二进制计数器，74SL154的12个输出端依次与排成一排的12个LED发光管相接。
161芯片的QC、QD端接与非门然后与161的LOAD端相接；
且161的LOAD端通过非门
与154芯片的G1与G2相接。
取74SL161的QD、QC、QB、QA接到74SL154的地址控制端D、C、B、A，12个发光二极管按一定方向循环亮灭。
2各模块组成及功能分析
1、振荡电路：
由一个555芯片与滑动变阻器，电阻和电容组成。
周期可调，控制计
数器。
2、计数器：
由一个74LS161芯片与两个非门组成，输出信号至译码器，控制LED
灯的亮灭的顺序。
3、译码器：
由一个74HC154芯片组成，为4-16译码器，输出来自555芯片的信号
到LED灯。
4、显示部分:
由12个发光二极管和电阻组成，通过发光二极管的亮灭情况判断电是否达到设计要求。
2
三、电路设计
1555多谐振荡电路
多谐振荡电路由LMC555定时器、一个滑动变阻器、一个电阻、两个电容组成。
555
定时器是一种多用途的数字模拟混合集成电路，利用它可以方便的构成施密特触发器、
单稳态触发器和多谐振荡器。
由于使用灵活方便，所以555芯片在波形的产生与变化、
测量与控制等多种领域得到广泛应用。
本次课设的多谐振荡电路在这次课程设计中，
LMC555定时器用来产生脉冲信号。
LMC555定时器的管脚图如图2所示：
图2555定时器管脚
555定时器内部主要由以下几个部分组成：
1、电阻分压器：
由3个5kΩ的电阻组成。
2、电压比较器：
由C1与C2组成，当控制输入端悬空时，C1与C2的基准电压分
别是1/3VCC与2/3VCC。
3、基本RS触发器：
由两个与非门G1与G2构成，对两个比较器输出的电压进行
控制。
4、放电三极管VT:
VT是集成极开路的三极管，VT的集成极做定时器的引出端D。
5、缓冲器：
由G3与G4构成，提高电路的负载能力。
引脚功能：
1脚位接地端；
2脚是低电平触发器入端；
3脚输出端；
4脚复位端；
5脚是电压控制器；
6脚是高电平触发器入端；
7脚是放电端；
8脚是电源端。
3
由555定时器构成的谐振荡电路如图3所示：
图3555多谐振荡电路
555定时器构成多谐振荡电路，电路输出可以得到一个周期性的矩形脉冲，其周
期为：
T=T1+T2=（R1+2R）C1ln2
由于1s<
T<
1.2s，令R1=R2=25KΩ,C1=22μF,ln2=0.7，则T=1.155s，在1s～1.2s之间，符合要求，且占空比q=T1/T=（R1+R2）/（R1+2R2）=66.7％>
50％。
C2为滤波电容，起滤波作用，一般取C2=0.01μF。
接通电源后，Vcc经R1，R2给电容C充电。
由于电容上电压不能突变，电源Vc=0，当Vc上升到大于Vcc/3时，RD=1，SD=1，基本RS触发器不变，即Q仍为高电平，当Vc上升到略大于2Vcc/3时，RD=0,SD=1,基本触发器置零，Q为低电平。
这时Q=1，使内部放电管饱和导通，于是电容C经内部放电管和R2放电，Uc按指数规律减小。
当Vc下降略小于Vcc/3时，内部比较器A1输出高电平，A2输出低电平，基本RS触发器置1，输出高电平。
这时，Q=0，内部放电管截止。
于是C结束放电并重新开始充电。
如此循环不止，输出端就得到一系列的矩形脉冲。
4
274LS161计数部分
计数部分主要由161芯片，一个与非门和一个反向器组成。
因为在课设中需要一
个十进制计数器，因此采用了74LS161芯片作为计数器，用来控制LED灯的亮灭顺序。
74LS161的引脚图如图4所示：
图4161芯片引脚图
74LS161是常用的四位二进制可预置的同步加法计数器，它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。
74161型四位同步二
进制可预置计数器的外引线排列图及其逻辑符号，其中CLR（RD）端是直接清零端，
LOAD（LD）端是预置数控制端，A（A0）、B（A1）、C（A2）、D（A3）是预置数据输
入端，ENP（EP）和ENT（ET）是计数控制端，QA（Q0）、QB（Q1）、QC（Q2）、QD（Q3）
是计数输出端，RCO是进位输出端。
74161型计数器的功能表如表1所示
表174LS161功能表
5
由表1可知，74LS161具有以下功能：
1、异步清零：
CLR（RD）=0时，计数器输出被直接清零，与其他输入端的状态
无关。
2、同步并行预置数：
在CLR（RD）=1条件下，当LOAD（LD）=0且有时钟脉冲
CP的上升沿作用时，A（A0）、B（A1）、C（A3）、D（A4）输入端的数据d3、d2、d1、d0将分别被QA（Q0）、QB（Q1）、QC（Q2）、QD（Q3）所接收。
3、保持：
在CLR（RD）=LOAD（LD）=1条件下，当ENT（ET）·
ENP（EP）=0，
不管有无CLK（CP）脉冲作用，计数器都将保持原有状态不变。
需要说明的是，当ENP=0，
ENT=1时，进位输出RCO也保持不变；
而当ENT=0时，不管ENP状态如何，进位输RCO=0。
4、计数：
当CLR=LOAD=ENP=ENT=1时，74161处于计数状态。
由于本次课设需要用到组合逻辑运算，因此需要一个74LS00芯片,其引脚图如图
5所示：
图574LS00芯片引脚图
真值表如表2所示：
表2
74LS00
真值表
A
B
Y
6
反相器74LS04引脚图以及功能表如下图所示:
图674LS04引脚图
表374LS04
功能表
74LS161芯片构成的译码电路部分如图7所示：
图774LS161译码电路部分
7
置数端A、B、C、D分别置0。
2接脉冲信号，同555振荡器的3相接，1、7、10
接电源。
QA、QB、QC、QD端接154芯片的A、B、C、D端，QC、QD端通过与非门与LOAD
端相接；
LOAD端通过反相器与154芯片的G1与G2相连。
374LS154译码部分与LED显示部分
该部分分主要由一个74HC154芯片和12个发光二极管以及电阻构成。
74HC154的引脚图如下图所示:
图8
74HC154引脚图
74HC154功能简述:
74HC1544线-16
线译码器/解调器
1、
将4个二进制编码输入译成
16个彼独立的输出之一
；
2、将数据从一个输入线分配到16个输出的任意一个而实现解调功能；
3、输入箝位二极管简化了系统设计；
4、与大部分TTL和DTL电路完全兼容。
74154这种单片4线—16线译码器非常适合用于高性能存储器的译码器。
当两个选通输入G1和G2为低时,它可将4个二进制编码的输入译成16个互相独立的输出之一。
实现解调功能的办法是：
用4个输入线写出输出线的地址，使得在一个选通输入为低
时数据通过另一个选通输入。
当任何一个选通输入是高时，所有输出都为高。
8
功能表如表4所示:
表4
74HC154功能表
引脚端
符号
名称及功能
1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,13,14,15,16,17
O0～O15
输出低电平
18,19
G1,G2
使能输入（低电平）
23,22,21,20
A～D
地址输入
12
GND
接地
24
Vcc
接电源电压
74HC154及LED灯构成的译码显示部分如图9所示：
图974HC154译码及LED显示部分
9
引脚端A、B、C、D分别接来自74LS161的QA、QB、QC、QD端，G1，G2端通过反相器与161芯片的LOAD端相接，1～13引脚接电阻与发光二极管，二极管另一端接4V电源电压。
四、性能测试
1多谐振荡电路的测试
仿真电路图如图10所示：
图10多谐振荡电路测试图
10
1、周期为1.278s时多谐振荡器输出的波形图如下：
图11多谐振荡电路输出波形图
2、改变滑动变阻器阻值，让周期落在1～1.2s之间，此时输出的波形图如下：
图12多谐振荡电路输出波形图
11
2电路整体测试
第一盏灯亮，其余的灯不亮，如图13所示：
图13整体测试电路
第四盏灯亮，其余的灯不亮，如图14所示：
图14整体测试电路
13
第九盏灯亮，其余的灯不亮，如图15所示：
图15整体测试电路
14
第十二盏灯亮,其余的灯都不亮,如图16所示:
图16整体测试电路
15
所有的灯都不亮,处于全灭状态,如图17所示:
图17整体测试电路
16
五、结论
电路的设计能完成基本功能的实践，使用的芯片数量少，设计思路清晰明了。
但是在两个星期的课设过程中我也遇到了不少的问题，比如第一次连电路的时候因为把
LED灯接反导致没看到预期的结果。
第二次因为串联的电阻阻值过大导致LED灯不亮。
而且在老师的帮助下，我改正了我原来电路的不足之处，我原来的设计方案是用
两个138芯片代替154芯片进行译码，然而结果并不尽人意，在运行过程中出了不少问题，不能达到预期效果，后来多亏了老师，才能顺利完成课设。
通过本次课程设计，让我了解了12路流水灯的基本原理与设计理念。
更让我明白具备扎实的理论基础是非常重要的，如果理论知识不够强，随意一点小的差错就可能
导致电路不能达到预期的效果。
而且，通过这次课程设计，充分的将理论知识与实践知识相结合，也提高了我的查阅资料的水平，让我的经验，能力得到了锻炼。
经过了这次课设，也让我对于电路产生了兴趣，我从中学到了将整体的功能分成
若干部分一一实现的简化电路的方法，这对我们平时生活，学习也很有帮助。
我认为，老师之所以让我们去做课设，就是为了锻炼我们的自主学习能力和实践动手能力。
最后，再次对关心我的老师，帮助过我的同学表示衷心的感谢！
！
参考文献
[1]童诗白，华成英编.模拟电子技术基础[M].北京：
高等教育出版社
[2]朱定华主编，电子电路测试与实验.[M]北京：
清华大学出版社
[3]路勇主编，电子电路实验及仿真。
[M]北京：
北方交通大学出版社
[4]康华光主编，电子技术基础数字部分〈第五版〉.高等教育出版社
[5]阎石主编，数字电子技术基础.高等教育出版社
[6]周巍，黄雄华主编，数字逻辑电路实验设计仿真，电子科技大学出版社
[7]包兴，胡明主编，电子器件导论，北京理工大学出版社
[8]王港元主编，电工电子实践指导，江西科学技术出版社
[9]吴立新主编，实用电子技术手册，机械工业出版社
[10]陈永甫主编，新编555集成电路应用800例，电子工业出版社
[11]阎有运主编，电工电子实践系列教程----电子技术实践，中国矿业大学出版社
[12]艾永乐，付子义主编，数字电子技术基础，中国电力出版社
[13]江晓主编，数字电子技术，西安电子科技大学出版社
17
附录I总电路图
图18总电路图
18
附录II
元器件清单
序号
编号
名称
型号
数量
U1
译码器
74HC154DW
U2
与非门
74LS00D
U3
555定时振荡器
LMC555CM
U4
计数器
74LS161N
U5
反相器
74LS04D
R1～R14
电阻
25k100Ω
C1C2
电容
22μF0.01μ
F
LED
发光二极管
电源电压
5V
滑动变阻器
50k
R3
19
升级会员 