流水灯课程设计重点讲义资料.docx

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流水灯课程设计重点讲义资料

一、设计要求

1.以8或10个指示灯作为显示器件，能自动的从左到右、从右到左自动的依次被点亮，如此周而复始，不断循环。

2．打开电源时控制器可自动清零，每个指示灯被点亮的时间相同约为0.5S～2S范围内。

3．用计算机画出设计电路图，进行仿真分析验证其正确性。

4．写设计说明书一份（画总原理框图以及说明主要工作原理，单元电路的设计和元器件的选择，画出完整的电路图和元器件明细表，收获、体会及建议）

二、设计的作用，目的

1.作用

利用控制电路可使彩灯（例如霓虹灯）按一定的规律不断的改变状态，不仅可获得良好的观赏效果，且可以省电（与彩灯全亮相比）。

2.目的

用NE555芯片，74LS151芯片,74LS163芯片,74LS194，以及一些逻辑门芯片完成彩灯控制器。

三、设计的具体实现

1．系统概述

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74LS151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移位寄存器以及计数器74LS163。

进而彩灯在脉冲的作用下依次点亮，并实现循环，完成实验要求。

2.总体思路

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74LS151，通过74LS151形成模5加法计数器，再将74LS151输出信号供给74LS194移位寄存器输入端，Q，QQ和Q接彩灯然后连接几个逻辑门，把74LS194接成环形31，02计数器。

就能实现基本电路要求。

3.方案设计

总体电路共分三大块。

第一块实现时钟信号的产生；第二块实现灯亮灭情况的演示；第三块实现灯亮灭的控制及节拍控制。

．

单元模块的设计与组成3.1占空比可调振荡器1.按输入输出的排列如图1（A）所示，8555集成电路是脚封装，双列直插型，脚称触发，是上比较器的输入；2所示。

其中6脚称阈值端（TH）1（B）可看成如图两种状态，由输入和13脚是输出端（Vo），它有端O（TR），是下比较器的输入；，它是内部放电管的输出，有悬空和接（DIS）脚是放电端端所加的电平决定；7，加上低电平时可使地两种状态，也是由输入端的状态决定；4脚是复位端（MR）脚是电源8脚是控制电压端（Vc）,可用它改变上下触发电平值；输出为低电平；5端，1脚是地端。

）1图（AB图1（）

把它接成占空比可调振荡器=714,C=1uf

=714,RVCC=,RBA端的cp，将它输出的脉冲加到74LS151cp的脉冲实现单位1s2.脉冲设计电路74LS161

计数器，达到每五秒生成一个脉冲输向下一个芯片5目的实现模．

2

图

与通过D预置到1011端，OCD计数器，用它的后五个状态，把实现模5DD3012端。

74LS194相连，非门于LDCO端输出到下一个芯片的cp

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

3

图

，1000DD预置接到接高电平，SRQ3端，实现环形计数器，DD把CR3102接上一个CP和Q通过一个或非门接一个绿灯，置空,Q接红灯Q接黄灯QSL3012通过QQ芯片来的脉冲，要实现开启电路时红灯亮，还要向电路送数，QQ3102端SQ通过同或门向S接高电平，当开启电源时，QQQ同或门接到S端，1301201，红灯亮，这是都为高电平，这样就像芯片送数1000输入高电平，达到SS010010→0100→QQ通过同或门向S送低电平，这时芯片就会1000→QQ12130为单位的脉冲5s→0001实行循环，这样三个灯就会在10000001→→0100→0010控制下依次点亮并循环。

主要芯片介绍4.定时器1.555计时器的引脚图，以及内部构造图。

为555如图4

4

图

其工作原理：

，比较器的T它含有两个电压比较器，一个基本RS触发器，一个放电开关同相比较Ω参考电压由三只5K的电阻器构成分压，它们分别使高电平比较器C112VccVcc的输C2端和低电平比较器C2的反相输入端的参考电平为和C1。

和

332Vcc触时，当输入信号输入并超过RS出端控制触发器状态和放电管开关状态。

3脚输出低电平，同时放电，开关管导通；当输入信自3的输出端555发器复位，

1脚输出高电平，同时放电，开关3555的2脚输入并低于时，触发器置位，Vcc

3管截止。

R。

555输出低电平。

平时该端开路或接是复位端，当其为0时，VccD25A1的参考电平，当5脚），平时输出作为比较器Vco是控制电压端（Vcc

3从而实现对输出的另一种控脚外接一个输入电压，即改变了比较器的参考电平，?

的电容器到地，起滤波作用，以消0.01制，在不接外加电压时，通常接一个F除外来的干扰，以确保参考电平的稳定。

.7的电容器提供低阻放电电路为放电管，当T导通时，将给接于脚T电路的引脚功能555

———OUTTRTHDISR

输出触发放电端阈值复位

12>VccVcc?

L

H

导通3312Vcc?

Vcc?

H原状态331Vcc?

×3H截止H

L导通L

××

2.数据选择器74LS151

74LS151为互补输出的8选1数据选择器，引脚排列如图所示，功能见表。

5

图

选择控制端（地址端）为C～A，按二进制译码，从8个输入数据D0～D7中，选择一个需要的数据送到输出端Y，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（Y＝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Y。

如：

CBA＝000，则选择D0数据到输出端，即Y＝D0。

如：

CBA＝001，则选择D1数据到输出端,即Y＝D1，其余类推。

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产生一个时，计数器CP个计数脉冲N有效置数信号，送给同步置数控制端，等到输入第

SN-1计数。

SM，从而实现SM～返回到初始的预置数状态74LS163

计数器3.他可以灵活的运用是常用的四位二进制可预置的同步加法计数器，74LS163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：

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

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、”0“LD=且”1“CR=当这个时候为异步复位功能。

，”0“立即为全Q0、Q1、Q2．

的状态分别与Q0、Q1、、时，在CP信号上升沿作用后，74LS163输出端Q3Q2的状态一样，为同步置数功能。

而只有当D0，D1，并行数据输入端D3，D2还有一个1。

74LS163“1”、CP脉冲上升沿作用后，计数器加CR=LD=EP=ET=。

合理应用计数器·CETQ1··Q2·Q3进位输出端CO，其逻辑关系是CO=Q016进制以下的任意进制分频器。

的清零功能和置数功能，一片74LS163可以组成74LS194

4.移位寄存器是四位通用移存器，具有左移、右移、并行置数、保持、清除等多种功74LS194所示。

能，其内部结构与逻辑符号分别如图7所示，功能表如表7-

7图

7

表

各引出端功能如下：

74LS194

D3:

并行数码输入端。

D0~端，低电平有效。

异步清0Cr:

SL：

右移、左移串行数码输入端。

SR、工作方式控制端。

、S0：

S1。

只有0=0时序图可以看出，只要Cr，移存器无条件清从其功能表和图7-19（c）设置的方式执行移位或置数操0S1S，当Cr=1CP上升沿到达时，电路才可能按为左移，时钟无效或虽然S0=10S10=01为右移，S10=11作：

S1S为并行置数，S1S0=00则电路保持原态。

时钟有效，但S5.

三、电路设计所示：

基本原理设计电路图如图8

8

如图

四、测试与结果分析实验前首先完成进行实验结果测试。

电路设计，安装元器件及连好导线后，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

序名规数

1NE555155震荡

174LS151数据选择2

274LS1943

移位寄存

2474LS163计数

1与非HD74LS205

1HD74LS32P或6

1TC4030BP7异或门18SN74LS00N非门14.7K9电阻1

150K

电阻10

11电容4.7uF1

1电容120.01uF

9

13

彩灯

1

14

面包板