八路花样灯控制器的设计参考教程文件.docx
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八路花样灯控制器的设计参考教程文件
八路花样灯控制器的设计（参考）
一、设计要求3
二、设计目的3
三、技术指标………………………………………………………………………………3
四、元器件清单………………………………………….…….3
五、电路框图……………………………………………….…4
六、单元电路的设计…………………………………….……4
七、总电路图…………………………………………………10
八、问题及解决……………………………..………………..10
九、心得体会…………………………………………………11
十、参考文献…………………………………………….……..11
十一、附录:
此次的课程设计的花样变化仿真图与实图…..12
一、设计要求：
1、有一个时钟电路。
2、有八个LED发光二极管输出电路。
3、至少16种变化的花样控制。
二、设计目的：
1、巩固和加深对电子电路的基本知识的理解，提高综合运用本课程所学的知识的能力。
2、培养根据设计需要选学参考书籍，查阅相关手册，图表和文献资料的自学能力。
3、通过电路的方案分析，论证和比较，设计计算选取元件，电路组装，调试等环节初步掌握简单实用电路的分析方法和工程设计方法。
4、学会简单电路的实验调试和性能指标的测试方法，提高学生动手能力和进行数字电路实验的基本技能
三、技术指标:
设计一个有八个LED灯输出花样的控制器电路，时钟信号的产生由一个555多频振荡器来实现，花型的演示由74ls194（双向移位寄存器）来实现，花型由两个74ls161（同步四位二进制计数器）产生分频信号控制置数及左右移，从而实现各种花样
四、元器件清单：
序号
元件名称
型号
数量
1
六反相器
74ls04
1
2
四2输入端与非门
74ls32
1
3
同步四位二进制计数器
74ls161
2
4
4位双向移位寄存器
74ls194
1
5
集成定时器
555
1
6
电容
10uF
2
7
电阻
300Ω
1
8
电阻
200Ω
1
9
可变电阻
1
10
LED
8
五、电路框图
六、单元电路的设计
我们设计的八路花样灯控制器共分为四大模块。
它们分别是：
时钟电路模块、74LS194移位寄存器模块、主控制模块（由74LS161构成）、显示模块（8个发光二级管LED）
（1）时钟电路
时钟信号电路：
图
（1）
图
（2）
图
（1）所示是用555定时器接成的多谐振荡器，其分析如下：
启动Multisim11程序，我们从混合器件库（Mixed）中的定时器件（Timer）中取出555定时器，从工具栏中找出电阻R、电容C、地及电源VDD信号。
将555定时器接成多谐振荡器，如图
（1）所示。
用示波器中的时间线进行测量如图
（2），得到波形的周期T=4.84ms。
根据10.5.4节的理论分析，这个的计算公式为T=T1+T2=（R1+2R2）C1ln2。
将图
（1）的电路参数代入电路振荡周期式计算，得到T=T1+T2=（R1+2R2）C1≈4.85ms
可见，用Multisim11得到的分析结果与理论计算结果基本完全符合。
（2）74LS194移位寄存器模块
图（3）
如图所示74LS194是一种典型的中规模集成移位寄存器。
它是由4个RS触发器和一些门电路所构成的4位双向移位寄存器。
A、B、C和D是并行输入端；QA和QC分别是左移和右移时的串行输出端，QA、QB、QC和QD为并行输出端。
功能表如表5.4.4所示。
从其功能表可以看出，只要RD=0，移存器无条件清0。
只有当RD=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。
（3）主控制模块（由两片74LS161构成）
图（3）整体置数法
下面简要说明：
用两片74LS161芯片，一片控制个位，为十进制；另一片控制十位，为六进制。
利用74LS161本身的控制端（完成十进制，在达到1001（即十进制的九）时，给第二个芯片一个脉冲使第二个芯片计数加一，同时第一片清零，这样反复，直到第二片达到0110时第二片自身清零，这样完成一次60的计数，且回到初态，两片74LS161全部清零，继续重复计数。
74LS161功能简介
（4）显示模块（8个发光二级管LED组成）
图（4）
图（4）中的八个LED是共阴接法，即当LED阳极给高电平时灯就亮，否则就灭
七、总电路图：
八、问题及解决：
（1）在设计电路时，我们选择了很多方案，刚开始想到用两片74LS160产生花样灯，但是产生的种类没有达到所要求的数目，最后又想到了74LS194双向移位寄存器。
我们主要是朝着改变74LS194的SL和SR出发，为此大费周章增加使用了74LS00和74LS04进行电路组装，之后发现虽能基本达到变化花样数，而且某些花样很有代表性，但是其总体变化规律性不强，重复变化时间长，接线又太多，于是舍弃，后来想到了放弃74LS160改用两个74ls161来实现计数，虽然总体变化没那么漂亮，但是变化规律性比较强，对于我们来说比较好驾驭。
这样既解决了线路问题，而已又达到了预期的目的。
（2）电路的布局很重要，如果布局不合理不仅影响美观还会对线路的安排造成不必要的麻烦，刚开始焊电路就是因为这样给我们组造成了不小的麻烦
九、心得体会。
我们小组选了八路花样灯，刚开始选了这个课题，对它没什么概念，无从下手，然后我们去网上和图书馆收集资料，整理完资料我们选了一个比较简单的电路图但变化花样有不少的。
然后我就用了仿真软件Multisim把电路画出来，然后进行调试，对于那个软件也是刚上手，很多元器件老是找不到，但是为了把电路图画好又不得不到网上查找资料，画一个图整整花了一个多钟，在调试那个多谐振荡器的时候，发出的信号老是不是自己想要的，调试出来的花样要么变化太快要么太慢，最后想了一个办法用可变电阻先来代替一下，把电阻的阻值给确定下来。
在焊接过程中，由于没有自己去刻板，所以只能用万用板来焊接，在那过程中发现那线好多，不过还好画出来的电路图很清晰一个芯片一个芯片的接，最后接好进行调试发现变化太快，看不出花样，所以只能在多谐振荡器那里加入可调电阻来调节时钟信号。
在检查焊接电路出错点的时候，由于不知道怎么检查，使我检查的过程进行得极为缓慢。
不过我从中积累了不少检查错误的经验。
当新芯片拿到的时候，一定要检查芯片本身的好坏。
这是很关键的一步，不要以为新的就一定是好的。
如果最后板子都连好了，还没有发现芯片是坏的话，你的错误是无论如何也查不出来的。
接下来要用万用表检查所有要用的线路是否连接正常，这也是一个必不可少的过程，虽然表面看起来比较麻烦，但是一旦某些线有问题，在联接好电路之后是很难检查出来的。
其次在连线过程中做到认真，细心。
这也是决定设计成败的关键。
这次试验是我明白了很多问题，做任何事情都不能马马虎虎，仔细认真，这是做好事情的关键，同时明白了和同学团结合作，这样才能达到共同提高，也是决定成败的重要因素。
通过这次简单的数电课程设计让我们学到了很多课本上学不到的知识。
从确定做什么课题到设计完成整个过程中遇到了许多问题。
不过我们依然选择了坚持。
去上网找资料或者去图书馆找资料是解决问题的一种好方法。
我们相信有了这次课程设计的的经验，下次如果我们再遇到这类似的问题，我想这已经不算是个问题了。
最重要的是，锻炼了自己的动手能力，独立思考的能力，锻炼了自己思考问题，发现问题，并解决问题的能力，在这次课程设计中让我学到了很多，为自己以后的实践工作打下了一定的基础，在此衷心的感谢指导老师，感谢在设计中帮助过我的同学。
一十、参考文献:
1、阎石主编数字电子技术基础（第五版）北京：
高等教育出版社
2、软件Multisim
十一、附录:
此次的课程设计的花样变化仿真图与实图
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