双色顺序闪光灯.docx
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双色顺序闪光灯
电子课程设计
——双色顺序闪光灯
一、设计任务要求····························3
1．双色顺序闪光灯的设计与要求……………………………………3
二、总体框图·································3
1．双色顺序闪光灯的总体框图………………………………………3
2．双色顺序闪光灯的设计原理………………………………………4
三、选择器件·································4
1．555计时器………………………………………………………4
2．74LS160同步十进制计数器……………………………………4
3．74LS1383—8译码器……………………………………………4
4．三极管……………………………………………………………4
5．发光二极管………………………………………………………4
6．74LS04非门………………………………………………………4
四、功能模块·································4
1.定时器555组成的单稳态触发器…………………………………5
2.同步可预置数4位十进制加法计数器74LS160……………………6
3.3—8译码器…………………………………………………………8
4.非门74LS04…………………………………………………………11
五、总体设计电路图··························10
1．总体原理图…………………………………………………………12
2．总体设计电路图……………………………………………………16
3．课程设计心得体会………………………………………………17
4．参考文献…………………………………………………………19
双色顺序闪光灯
一、设计任务与要求
设计一双顺序闪光灯，在脉冲信号得作用下，双色发光二极管的红色管点亮形成得红色流水灯序。
然后双色发光二极管中的绿色管一次点亮。
形成绿色光序，在始终脉冲得不断作用下，两色管带不段流动，要求发光二极管得流动速率得流动速度可调。
二、总体框图
双色顺序闪光灯总体框图
555
定时器
单稳态
触发器
74LS160
十进制加法计数器
4--16译码器
输出（双色发光二极管）
如图1所示，需要三大模块：
1.555定时器，74LS160十进制加法计数器，4段—16段译码器。
2．4段—16段译码器功能：
四个输入信号，分别是二进制数，输出是十六个信号。
3．10进制加法计数器功能：
由四位十进制数构成，从0开始计数直到9计数结束。
设计原理：
该装置的发光器件采用了发光二极管，形成红、绿光依次交替流水闪光，颇为新颖美观。
它的电路工作原理如图所示。
它是由555计时器构成的单稳态触发电路、74LS160同步十进制计数器电路、74LS1383—8译码器构成的译码器电路、双色发光二极管构成的发光部分组成，整个电路设计清晰、简洁。
输入部分是一个由555时基电路构成一个自激振荡器，由RP1、R1、R2和VD1、C1构成的充放电回路，不断输出方波脉冲供给74LS160。
74LS160对输入的方波脉冲进行编码，在通过译码器依次变为高电平。
当Y0—Y4依次变为高电平时，三极管Q0—Q4依次导通，使得发光二极管LED1—LED5点亮，形成红色流水灯序。
当Y5—Y9依次变为高电平时，三极管Q5—Q9依次导通，发光二极管LED6—LED10依次点亮，形成绿色光序。
在时钟脉冲的不断作用下，两色光带不断交替流动，颇为美观。
三、选择器件
双色顺序闪光灯中所用到的器件
1、555定时器
2、74LS160同步十进制计数器
3、74LS1383—8译码器
4、三极管
5、发光二极管
6、74LS04非门
四、功能模块：
1.555定时器
国产双极型定时器CB555电路结构图。
它是由比较器C1和C2，基本RS触发器和集电极开路的放电三极管TD三部分组成。
555定时器是一种中规模集成电路，只要在外部配上适当阻容元件，就可以方便地构成脉冲产生和整形电路
555定时器功能表
输入
输出
阈值输入（vI1
触发输入（vI2
复位（
输出（
放电管T
×
×
0
0
导通
1
1
截止
1
0
导通
1
不变
不变
其内部结构图如下
其管脚图如下：
由图可知，当5脚悬空时，比较器C1和C2比较电压分别为2/3VCC和1/3VC。
当vI1>2/3VCC，vI2>1/3VCC时，比较器C1输出低电平，比较器C2输出高电平基本RS触发器被置0,放电三极管T导通，输出端vO为低电平。
当vI1<2/3VCC，vI2<1/3VCC时，比较器C1输出高电平，比较器C2输出低电平，基本RS触发器被置1,放电三极管T截止，输出端vO为高电平。
当vI1<2/3VCC，vI2>1/3VCC时，基本RS触发器R=1、S=1,触发器状态不变，电路亦保持原状态不变。
2．集成十进制计数器74LS160简介
74LS160为同步十进制计数器。
其逻辑符号如下：
其管脚图如下：
其功能表如下：
74LS160逻辑功能表
CP
EPET
工作状态
×
0
×
××
置零
脉冲
1
0
××
预置数
×
1
1
01
保持
×
1
1
×0
保持（RCO=0）
脉冲
1
1
11
计数
其内部原理图如下：
由逻辑图与功能表知，在CT74LS160中LD为预置数控制端，D0-D3为数据输入端，C为进位输出端，RD为异步置零端，Q0-Q3位数据输出端，EP和ET为工作状态控制端。
当RD=0时所有触发器将同时被置零，而且置零操作不受其他输入端状态的影响。
当RD=1、LD=0时，电路工作在预置数状态。
这时门G16-G19的输出始终是1，所以FF0-FF1输入端J、K的状态由D0-D3的状态决定。
当RD=LD=1而EP=0、ET=1时，由于这时门G16-G19的输出均为0，亦即FF0-FF3均处在J=K=0的状态，所以CP信号到达时它们保持原来的状态不变。
同时C的状态也得到保持。
如果ET=0、则EP不论为何状态，计数器的状态也保持不变，但这时进位输出C等于0。
当RD=LD=EP=ET=1时，电路工作在计数状态。
从电路的0000状态开始连续输入16个计数脉冲时，电路将从1111的状态返回0000的状态，C端从高电平跳变至低电平。
利用C端输出的高电平或下降沿作为进位输出信号。
逻辑功能
当CLR，LOAD，EP，ET均接高电平时，时钟CP端每来一个上升沿，计数器在原来的基数上加1，并从QA，QB，QC，QD，输出相应的十进制BCD码。
利用74LS160的这个功能特点可以设计出十分频器，计数器。
3．3—8译码器74LS138简介
74HC138:
74LS138为3线－8线译码器，，其74LS138工作原理如下：
一个选通端（G1）为高电平，另两个选通端（/（G2A和/（G2B）为低电平时，可将地址端（A、B、C）的二进制编码在一个对应的输出端以低电平译出
74LS138的作用:
利用G1、/（G2A和/（G2B可级联扩展成24线译码器；若外接一个反
相器还可级联扩展成32线译码器。
若将选通端中的一个作为数据输入端时，74LS138还可作数据分配器。
用与非门组成的3线-8线译码器74LS138
74LS138译码器内部电路
3线-8线译码器74LS138的功能表
从逻辑图还是功能表我们可以看到74LS138的八个输出管脚，任何时刻要么全为高电平1—芯片处于不工作状态，要么只有一个为低电平0，其余7个输出管脚全为高电平1。
如果出现两个输出管脚在同一个时间为0的情况，说明该芯片已经损坏。
当附加控制门的输出为高电平（S＝1）时，可由逻辑图写出
由上式可以看出，在同一个时间又是这三个变量的全部最小项的译码输出，所以也把这种译码器叫做最小项译码器。
71LS138有三个附加的控制端，输出为高电平（S＝1），译码器处于工作状态。
否则，译码器被禁止，所有的输出端被封锁在高电平，如表3.3.5所示。
这三个控制端也叫做“片选”输入端，利用片选的作用可以将多篇连接起来以扩展译码器的功能。
带控制输入端的译码器又是一个完整的数据分配器。
在图3.3.8电路中如果把作为“数据”输入端（在同一个时间），而将作为“地址”输入端，那么从送来的数据只能通过所指定的一根输出线送出去。
这就不难理解为什么把叫做地址输入了
用两片74LS138接成的4线－16线译码器
第
（1）片74LS138工作，第
（2）片74LS138禁止，将0000～0111这8个代码译成8个低电平信号。
第
（2）片74LS138工作，第
（1）片74LS138禁止，将1000～1111这8个代码译成8个低电平信号。
这样就用两个3线－8线译码器扩展成一个4线－16线的译码器。
4.非门74LS04
74LS04管脚图
74LS04的逻辑功能
晶体管“非”门电路不同于放大电路，管子的工作状态或从截止转为饱和，或从饱和转为截止。
“非”门电路只有一个输入端A.当A为“1”（设其电位为3V）时，晶体管饱和，其集电极，即输出端Y为“0”（其电位在零伏附近）；当A为“0”时，晶体管截止，输出端Y为“1”（其电位近似等于）。
所以“非”门电路也称为反相器。
加负电源是为了使晶体管可靠截止。
74LS04的逻辑符号
输入1A为高电平时，输出1Y为低电平。
输入1A为低电平时，输出1Y为高电平。
五、总体设计电路图：
1.总体原理图：
单脉冲波形图
1.定时器555组成的单稳态触发器
555时基电路构成一个自激振荡器，由RP1、R1、R2和VD1、C1构成的充放电回路，不断输出方波脉冲供给74LS160
2.同步可预置数4位十进制加法计数器74LS160
74LS160对输入的方波脉冲进行编码
3.74LS138组成的4—16译码器
通过译码器依次变为高电平
4.三极管和发光二极管组成的发光电路
当Y0—Y4依次变为高电平时，三极管Q0—Q4依次导通，使得发光二极管LED1—LED5点亮，形成红色流水灯序。
当Y5—Y9依次变为高电平时，三极管Q5—Q9依次导通，发光二极管LED6—LED10依次点亮，形成绿色光序
2.总体设计电路图
分析电路图：
由555定时器部分输入的脉冲信号得作用下，不断输出方波脉冲供给74LS160。
74LS160对输入的方波脉冲进行编码，在通过译码器依次变为低电平，再经过74LS04变为高电平，使双色发光二极管的红色管点亮形成得红色流水灯序，然后双色发光二极管中的绿色管一次点亮，形成绿色光序，在脉冲得不断作用下，两色管带不断流动。
调节滑动变阻器可以改变脉冲频率，从而改变发光二极管之间的发光时间间隔。
3.课程设计心得体会
通过这次课程设计，加强了我们动手、思考和解决问题的能力。
在整个设计过程中，我们通过这个方案包括设计了一套电路原理和PCB连接图，和芯片上的选择。
这个方案总共使用了74LS160，74LS04，NE555定时器三个重要元器件
在设计过程中，经常会遇到这样那样的情况，就是心里想老着这样的接法可以行得通，但实际接上电路，总是实现不了，因此耗费在这上面的时间用去很多。
课程设计同时也是对课本知识的巩固和加强，由于课本上的知识太多，平时课间的学习并不能很好的理解和运用各个元件的功能，而且考试内容有限，所以在这次课程设计过程中，我们了解了很多元件的功能，并且对于其在电路中的使用有了更多的认识。
平时看课本时，有时问题老是弄不懂，做完课程设计，那些问题就迎刃而解了。
而且还可以记住很多东西。
比如一些芯片的功能，平时看课本，这次看了，下次就忘了，通过动手实践让我们对各个元件映象深刻。
认识来源于实践，实践是认识的动力和最终目的，实践是检验真理的唯一标准。
所以这个期末测试之后的课程设计对我们的作用是非常大的。
生活就是这样，汗水预示着结果也见证着收获。
劳动是人类生存生活永恒不变的话题。
通过实习，我才真正领略到“艰苦奋斗”这一词的真正含义，我才意识到老一辈电子设计为我们的社会付出。
我想说，设计确实有些辛苦，但苦中也有乐，在如今单一的理论学习中，很少有机会能有实践的机会，但我们可以，而且设计也是一个团队的任务，一起的工作可以让我们有说有笑，相互帮助，配合默契，多少人间欢乐在这里洒下，大学里一年的相处还赶不上这十来天的合作，我感觉我和同学们之间的距离更加近了；我想说，确实很累，但当我们看到自己所做的成果时，心中也不免产生兴奋；正所谓“三百六十行，行行出状元”。
我们同样可以为社会作出我们应该做的一切，这有什么不好？
我们不断的反问自己。
也许有人不喜欢这类的工作，也许有人认为设计的工作有些枯燥，但我们认为无论干什么，只要人生活的有意义就可。
社会需要我们，我们也可以为社会而工作。
既然如此，那还有什么必要失落呢？
于是我们决定沿着自己的路，执着的走下去。
对我们而言，知识上的收获重要，精神上的丰收更加可喜。
挫折是一份财富，经历是一份拥有。
这次实习必将成为我人生旅途上一个非常美好的回忆！
通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。
在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，这毕竟第一次做的，难免会遇到过各种各样的问题，同时在设计的过程中发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固。
这次课程设计终于顺利完成了，在设计中遇到了很多专业知识问题，其中之一是555定时器构成的自激振荡器的充放电回路电阻过小，导致输出频率过高，使得二极管发光的时间间隔太短，几乎同时点亮，最后在老师的指导下，终于解决。
此次课程设计，学到了很多课内学不到的东西，比如独立思考解决问题，出现差错的随机应变，和与人合作共同提高，都受益非浅，今后的制作应该更轻松，自己也都能扛的起并高质量的完成项目。
4.参考文献
1．《电子技术基础.数字部分（第四版）》
高等教育出版社2003年3月主编：
康华光
2．《74系列芯片手册》
重庆大学出版社1999年9月主编：
李海
3．《数字电路与逻辑设计》
清华大学出版社2004年11月主编：
罗中华
4．《Protel99电路设计与应用》
孙江宏李良玉等编著机械工业出版社
5．《电子技术实验指导书》
李国丽、朱维勇主编，中国科技大学出版社
6．《电子技术基础模拟部分》
康华光主编、高教出版
7.《电子技术实验与课程设计》毕满清
8.《数字电子技术基础》阎石
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