数字电路课程设计彩灯的设计与制作.docx

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数字电路课程设计彩灯的设计与制作

数字电路课程设计--彩灯的设计与制作

数电课程设计

彩灯的设计与制作

一．设计要求及主要技术指标

1.1设计要求

（1）、根据技术指标要求确定电路形式，分析工作原理，计算元件参数。

（2）、列出所用元器件清单到实验室去寻找。

（3）、安装调试所设计的电路，使之达到设计要求。

（4）、记录实验结果。

（5）、撰写设计报告。

1.2主要技术指标

（1）实现16个LED灯循环点亮。

（2）间隔时间可调。

（3）LED灯的闪烁按一定的规则变化，可通过输入开关设置闪烁规律。

（4）电路有复位控制，复位按钮闭合时LED循环输出，按钮断开彩灯熄灭。

1.3设计目的

设计一种利用发光二极管作为彩灯指示,实现发光二极管依次点亮形成移动的光点,并不断循环的彩灯循环控制电路，要求可以实现彩灯循环的时间可以调节。

（1）学会分析、设计和测试用555定时器构成的多谐振荡器。

（2）熟悉译码器和中规模集成计数器的工作原理。

（3）利用译码器和计数器设计彩灯控制电路，实现不同的闪烁效果。

二、设计方案的选择和电路框图

2.1题目分析

我们设计的流水灯实际上是主要使用一个74LS191，两个74LS138，和一个555定时器这四个芯片对16个LED进行控制，产生循环控制的效果。

2.2题目设计

用附加电容、电阻把555定时器接成一多谐震荡器，产生脉冲信号。

两个74LS138扩展成4-16线译码器，与LED向接。

74LS191作为计数器。

2.3结构框图如图

（一）

555时序电路74LS191计数部分LED显示部分74LS138译码电路部分

图

（一）结构框图

三、设计原理

设计彩灯循环控制电路，要求该电路彩灯循环显示频率快慢可调，控制器具有多路输出。

该电路由555定时器、74LS191计数器和138译码器组成。

74LS191计数器的时钟信号由555振荡电路提供，改变555的振荡频率，改变计数器的快慢，即可控制彩灯闪烁的快慢。

计数器输出信号输人至138译码器，由138译码，根据计数器输出不同的计数结果，即可控制138译码器译码得到不同的输出信号，决定彩灯的循环变化。

显然，不同的计数器与译码器电路，得到的是不同的彩灯循环控制结果。

若译码器不变，在计数器的控制端输入不同的控制信号，进行不同的计数，则在输出端可见不同的彩灯循环输出。

四、芯片功能

（一）555定时

1、NE555包括两个电压比较器,三个等值串联电阻,一个RS触发器,一个放电管T及功率输出级。

它提供两个基准电压VCC/3和2VCC/3。

555定时器的功能主要由两个比较器决定。

两个比较器的输出电压控制SR触发器和放电管的状态。

555定时器的内部电路框图

（二）

图

（二）

555定时器外部引脚图如图（三）

图（三）

555定时器各个管脚的名称与功能如下表

（一）

表

（一）

（二）74LS138

（1）译码器简介

74LS1383-8线译码器,译码器也称解码器，译码过程实际上是一种翻译过程,即编码的逆过程。

译码器的输入是n位二值代码，输出是m个表征代码原意的状态信号（或另一种代码）。

一般情况下有m小于等于2的n次方，即译码器输入线比输出线要少。

译码器按其功能可分为三大类：

1）变量译码器：

将输入的二进制代码还原为原始输入信号。

例如有两位二进制代码（0，1），可经译码器还原为四个信号状态（0，0）（0，1）（1，0）（1，1）

2）代码变换译码器：

用于将一个数据的不同代码之间的相互转换。

例如二－十进制译码器可将8421码转换为十个状态。

3）显示译码器：

将数字、文字或符号的代码还原成相应的数字、文字、符号并显示出来的电路。

（2）74LS138的应用

74LS138的管脚图如图（四）

图（四）

74LS138的功能表如表

（二）

表

（二）

用两片74LS138接成的4线－16线译码器如图（五）

图（五）

（三）74LS191

（1）74LS191简介

74LS191是4位集成二进制同步可逆计数器。

集成的4位二进制同步可逆计数器74LS191具有同步可逆计数功能、异步并行置数功能和保持功能。

74LS191没有专用的清零输入端，可通过D0-D3异步并行置入数据0000来实现输出清零功能。

74LS191内部结构图如图（六）

图（七）

（2）74LS191应用

74LS191管脚示意图如图（七）

（七）

74LS191的状态表如表（三）

表（三）

五、电路的实验结果：

彩灯从右到左，然后从左到右逐个点亮；彩灯从右到左点亮，然后从左到右逐个依次熄灭如下图所示

图（八）

图（九）

图（十）

图（十一）

图（十二）

图（十三）

六、整体电路图

七、所用元件及器材

1、芯片：

NE555,1块；74LS191,1块；74LS138，2块；

2、电阻：

100Ω，16个；10KΩ，1个；1MΩ,1个；

3、电容：

0.01μF,1个；0.47μF，1个；

4、LED：

红色，16个；绿色，1个；

4、面包板：

SYB-120，一块。

八、课程设计的心得体会

通过这次课程设计，不但使我更加了解芯片的功能，而且我也会去更加注意细节。

知其然，更要知其所以然。

这样才能更好的完成数电课程设计，交出一份令人满意的答卷。

在最终连接电路的时候也出现了许多问题，不得不停下手来，再次回头去查看资料，翻看课本，重新学习，这也是一个巩固的阶段，他使我的高频掌握得更加牢固。

而在连线的过程中，更由不得一丝马虎，任何一点粗心都可能导致实验的失败。

由此看来实践的重要，通过这十几天的课程设计，学到了很多的东西，最重要的是我自己动手把我学习的知识用于实践，做出成功的作品，这才算真正学习到了东西。

总之，这次实验我收获颇多。

实践是获得知识的一种最好的手段！