流水灯课程设计()

1、 数字电子技术课程设计报告 (彩灯控制器)专专业：电子信息工程班级：7b1211学号：123025姓名：白旭飞年月：2014-6-281、 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

2、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

3、74ls151输出信号供给74ls194移位寄存器输入端，q 0，q1，q2和q3接彩灯然后连接几个逻辑门，把74ls194接成环形计数器。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。3.1单元模块的设计与组成 1.占空比可调振荡器555集成电路是8脚封装，双列直插型，如图1(a)所示，按输入输出的排列可看成如图1(b)所示。其中6脚称阈值端(th)，是上比较器的输入；2脚称触发端(tr)，是下比较器的输入；3脚是输出端(vo)，它有o和1两种状态，由输入端所加的电平决定；7脚是放电端(dis)，

4、它是内部放电管的输出，有悬空和接地两种状态，也是由输入端的状态决定；4脚是复位端(mr)，加上低电平时可使输出为低电平；5脚是控制电压端(vc),可用它改变上下触发电平值；8脚是电源端，1脚是地端。图1（a）图1（b）把它接成占空比可调振荡器vcc=,ra=714,rb=714,c=1uf实现单位1s的脉冲cp，将它输出的脉冲加到74ls151的cp端2.脉冲设计电路74ls161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图2 实现模5计数器，用它的后五个状态，把d0d1d2d3预置到1011端，oc与通过非门于ld相连， co端输出到下一个芯片74ls194的cp端。3.移位寄

5、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图3把cr接高电平，sr接到q3端，实现环形计数器，d0d1d2d3预置1000，sl置空, q0接红灯q1接黄灯q2和q3通过一个或非门接一个绿灯，cp接上一个芯片来的脉冲，要实现开启电路时红灯亮，还要向电路送数，q0 q1 q2 q3通过同或门接到s1端，s0接高电平，当开启电源时，q0 q1 q2 q3通过同或门向s1端输入高电平，达到s1 s0都为高电平，这样就像芯片送数1000，红灯亮，这是q0 q1 q2 q3通过同或门向s1送低电平，这时芯片就会10000100 0010 0001100001000010000

6、1实行循环，这样三个灯就会在5s为单位的脉冲控制下依次点亮并循环。4. 主要芯片介绍1.555定时器如图4为555计时器的引脚图，以及内部构造图。 图4其工作原理：它含有两个电压比较器，一个基本rs触发器，一个放电开关t，比较器的参考电压由三只5k的电阻器构成分压，它们分别使高电平比较器c1同相比较端和低电平比较器c2的反相输入端的参考电平为和。c1和c2的输出端控制rs触发器状态和放电管开关状态。当输入信号输入并超过时，触发器复位，555的输出端3脚输出低电平，同时放电，开关管导通；当输入信自2脚输入并低于时，触发器置位，555的3脚输出高电平，同时放电，开关管截止。 是复位端，当其为0时，

7、555输出低电平。平时该端开路或接。 vco是控制电压端（5脚），平时输出作为比较器a1的参考电平，当5脚外接一个输入电压，即改变了比较器的参考电平，从而实现对输出的另一种控制，在不接外加电压时，通常接一个0.01的电容器到地，起滤波作用，以消除外来的干扰，以确保参考电平的稳定。 t为放电管，当t导通时，将给接于脚7的电容器提供低阻放电电路.555电路的引脚功能触发阈值复位is放电端输出h导通lh原状态h截止hl导通l2. 数据选择器74ls15174ls151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。 图5 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，

8、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，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

9、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产生一个有效置数信号，送给同步置数控制端，等到输入第n个计数脉冲cp时，计数器返回到初始的预置数状态sm，从而实现smsn-1计数。 3.计数器74ls16374ls163是常用的四位二进制可预置的同步加法计数器，他可以灵活的运用在各种数字电路，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=q

10、0q1q2q3cet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、q2、q1、q0立即为全“0”，这个时候为异步复位功能。当cr=“1”且ld=“0”时，在cp信号上升沿作用后，74ls163输出端q3、q2、q1、q0的状态分别与并行数据输入端d3，d2，d1，d0的状态一样，为同步置数功能。而只有当cr=ld=ep=et=“1”、cp脉冲上升沿作用后，计数器加1。74ls163还有一个进位输出端co，其逻辑关系是co= q0q1q2q3cet。合理应用计数器的清零功能和置数功能，一片74ls163可以组成16进制以下的任意进制分频器。4.移位寄存器 74ls

11、19474ls194是四位通用移存器，具有左移、右移、并行置数、保持、清除等多种功能，其内部结构与逻辑符号分别如图7所示，功能表如表7-所示。 图7 表774ls194各引出端功能如下：d0d3: 并行数码输入端。cr: 异步清 0 端，低电平有效。sr、sl：右移、左移串行数码输入端。s1、s0： 工作方式控制端。 从其功能表和图7-19(c)时序图可以看出，只要cr=0，移存器无条件清 0。只有当cr=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

12、保持原态。 5.三、电路设计基本原理设计电路图如图8所示：如图8四、测试与结果分析电路设计，安装元器件及连好导线后，进行实验结果测试。实验前首先完成以下步骤：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

13、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