流水灯课程设计重点讲义资料.docx

1、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0.5S2S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

2、，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

3、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

4、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（A B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1s 2.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LD CO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

5、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，QQ 3102端S Q通过同或门向S接高电平，当开启电源时，Q Q Q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SS01 00100100 QQ 通过同或门向S送低电平，这时芯片就会1000 QQ 12130为单位的脉冲5s0001实行循环，这样三个灯就会在1000000101000

6、010 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

7、 。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 OUT TR TH DIS R 输出触发 放电端阈值 复位 12 VccVcc?L H 导通3312 Vcc?Vcc?H 原状态 331 Vcc? 3H 截止 H L 导通 L

8、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CA，按二进制译码，从8个输入数据D0D7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G1时，不论CA状态如何，均无输出（Y0，W1），多路开关被禁止。838电子 （2）使能端G0时，多路开关正常工作，根据地址码C、B、A的状态选择D0D7中某一个通道的数据输送到输出端Y。 如：CBA000，则选择D0数据到输出端，即YD0。 如：CBA001，则选择D1数据到输出端,即YD1，其余类推。 构成16以内的任意进制加法计数器： 用S0

9、，S1，S2，SMSN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SMSN-1计数。 对于同步置数：在输入第N1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

10、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P0P3 清零/MR 使能CEP，CET 置数PE 数据输出端Q0Q3 以及进位输出TC. (TC=Q0Q1Q2Q3CET 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C

11、R=LD=EP=ET=。合理应用计数器CETQ1Q2Q3进位输出端CO，其逻辑关系是CO= Q0 16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 0 Cr: 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

12、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，S 1S0=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

13、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

14、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2274LS1943移位寄存2474LS163计数1与非HD74LS2051HD74LS32P或6 1 TC4030BP 7 异或门1 8 SN74LS00N 非门1 4.7K 9 电阻1 150K 电阻10 11 电容 4.7uF 1 1 电容 12 0.01uF 9 13 彩灯 1 14 面包板