四路彩灯显示系统电路

1、目录目录第一章第一章系统组成及工作原理系统组成及工作原理设计总体思路.4基本原理.4框图.4第二章第二章单元电路设计单元电路设计时钟脉冲产生电路.5具体实现.6循环控制电路.6具体实现：.7彩灯花样输出电路.7运用到运用到 74LS19474LS194 功能表功能表.7通过 12 进制计数器的输出端的 C、D 信号控制移位寄存器的 S0 和 S1 及其端真值表.8彩灯花样输出电路接线图.9第三章第三章总电路设计总电路设计第四章第四章实验、调试及测试结果分析实验、调试及测试结果分析结果的调试及分析.11调试使用的主要仪器: : 数字万用表 直流稳压电源 示波器 函数信号发生器11测试电路的方法和

2、技巧:.11调试中出现的故障、原因及排除方法：.11彩灯只有一种花样变化，没有其它的花样：.11彩灯无规律变化：.11彩灯的四种花样都有，但一次循环结束到另一次循环开始中间有段时间彩灯不亮：11第五章第五章总结与设计调试体会总结与设计调试体会第六章第六章附录附录元器件清单元器件清单：.13参 考 文 献.13第一章第一章系统组成及工作原理系统组成及工作原理1.1设计总体思路根据课程设计课题要求，要实现本系统，需要设计时钟脉冲产生电路，循环控制电路和彩灯花样输出电路。时钟脉冲产生电路由 74LS161 分频实现，循环控制电路由 74LS161 和 7420 实现，彩灯花样输出电路由 74LS19

3、4 和相关逻辑电路实现。1.2基本原理由设计要求出发可知彩灯的三个节拍可以用移位寄存器 74LS194 实现，通过控制 S0 和 S1 实现右移、左移和送数，通过控制 CLR控制清零。第一节拍为 1 右移，第二节拍为 0 左移，第三节拍全亮为置数 1，全灭为清零。由于程序循环一次要 12 秒，故需要一个 12 进制的计数器控制循环。第三节拍时要求1 秒内全灭全亮各一次，故脉冲信号频率比先前两节拍时脉冲频率要快一倍，而且要以相同频率控制 CLR 。可以用一个 16 进制计数器产生脉冲信号，一路送到控制 12 进制的计数器，一路经逻辑电路送到移位寄存器。1.3框图移位计数器74LS19112 进制

4、循环控制器多 谐 振 荡 器彩 灯 显 示 输 出16 进制分频计数器第二章单元电路设计2.1时钟脉冲产生电路用 555 定时器构成多谐振荡器,电路输出便得到一个周期性的矩形脉冲,其周期为:T=0.7(R1+2R2)C(1-1)控制 74LS161 模十六计数器电阻值和电容值可设为：R1=1K ， R2=20KFU11DIS7OUT3RST48THR6CON5TRI2GNDVCC555_VIRTUALR11kohmR251kohmC10.01uFC210uF5VVCC图. 时钟电路2.1.1具体实现 74LS161用 555 定时器构成多谐振荡器,电路输出便得到一个周期性的矩形脉冲,控制74L

5、S161 模十六计数器，74LS161A 输出 2 倍 T 的脉冲信号；B 输出 4 倍 T 的脉冲信号，大约为 1S。2.2循环控制电路 12进制循环控制电路示意图(74LS161 由 74163 代替)2.2.1具体实现：如果模 N 计数器的计数序列从最小 0 到最大数 N-1，那么 N 是多余的，可用与非门检测 N,当 N 出现时，与非门输出为低，用它控制清零端 CR ，将计数器清零。此处工作状态从 00001011，检测 1100（异步清零） 。2.3彩灯花样输出电路2.3.12.3.1运用到运用到 74LS19474LS194 功能表功能表输输 入入输输 出出/C/CS1S1S0S0

6、CPCPSLSLSRSRD0D0 D1D1 D2D2 D3D3Q0Q0 Q1Q1 Q2Q2 Q3Q3功功 能能R R0 00 00 00 00 0清清 零零1 11 11 1d0d0d1d1d2d2d3d3d0d0d1d1d2d2d3d3送送 数数1 10 01 11 11 1Q0Q0n nQ1Q1n nQ2Q2n n右右 移移1 11 10 00 0Q1Q1n nQ2Q2n nQ3Q3n n0 0左左 移移2.3.2通过 12 进制计数器的输出端的 C、D 信号控制移位寄存器的 S0 和 S1 及其端真值表CLK时间节拍QDQCS0S1 SR SL74LS194动作0100101200102

7、3001034第一节拍00101*右移 14501015脉冲B6第二010167010178节拍0101*0左移 081011991011101011111010111213111415脉冲A12第三节拍*送清零由上表由：CLR（*A+QD）进一步分析可知脉冲控制：（*A+QD）*+B2.3.3彩灯花样输出电路接线图第三章总电路设计第四章实验、调试及测试结果分析4.1结果的调试及分析4.1.1调试使用的主要仪器: : 数字万用表 直流稳压电源 示波器 函数信号发生器4.1.2测试电路的方法和技巧:先检查各芯片的电源和地是否接上，检查线路是否连好；前面的检查无问题后，再根据彩灯的变化情况，确定可

8、能的原因，分析是哪个功能模块出了问题，用数字万用表检查各模块的功能，发现并改正错误，直到符合要求为止。4.2调试中出现的故障、原因及排除方法：4.2.1彩灯只有一种花样变化，没有其它的花样：可能是移位计数器的 S0，S1 端控制出现问题，应该检查循环控制逻辑电路。还可能是 12 进制循环控制计数器没正常工作，检查是否正确接线，芯片是否功能完好。特别注意不能把非门的输入与输出接反了。4.2.2彩灯无规律变化：原因可能是 12 进制循环控制电路不能产生符合要求的控制码，检查模十六计数器的 CP 脉冲是否稳定，看 74LS161 是否能计数，即 QA、QB、QC、QD是否周期性的高低电平变化，前面没

9、问题，再检查与非门 74LS和非门 74LS04 是否能实现它们逻辑功能。4.2.3彩灯的四种花样都有，但一次循环结束到另一次循环开始中间有段时间彩灯不亮：原因可能是控制循环的进制计数器没有真确接线，实际控制循环的进制大于进制，导致有放空时间。应该检查是否正常工作，确保能实现进制计数。第五章总结与设计调试体会做本次课程设计用去了大量的时间，发现对课本上好多东西都只是理解了个皮，而其真正的原理及作用很模糊。通过仔细的看课本，并且翻阅了大量的资料，才终于把本次课程设计做完，通过本次课程设计，我发现了自己在学习方面的不足，克服并解决了一些问题，收获了很多，真的是获益匪浅。 在做本次课程设计的过程中，

10、我学到了一些理论知识和做课程设计的基本思路，同时也对自己真正的水平也有了一个更清晰的认识。设计电路最重要的是思路要清晰，一旦有了自己的思路就应该有层次有条理的探索下去，只要坚持自己的观点和判断，就一定能实现，即便最后发现走进了死胡同，但是探索设想与求证的过程却是通往另一条道路必不可少的环节。在做课程设计之前都要能清楚的知道自己想要设计的是什么东西，而设计这些东西有需要哪些器件，如何把这些器件组合起来才能实现想要的功能，由于开始的时候一直觉得课程设计很难，不知道该从何处下手，耽误了很多时间。 经过这次课程设计，让我对前面的路有了更多的信心，因为在这个过程中，我学到了不少实用的东西，对于四路彩灯显示系统电路有了更深层次的掌握，并且提高了解决问题的能力。在这次课程设计中，我对电路进行了仿真，并且认真的对电路的每一部分进行了修正，最后把设计搞定。总之，我们在学习理论知识的同时还要努力培养自己的动手操作能力，对于学习电气的我们更是如此，通过这次课程设计我也看到了自己的差距，今后会努力提高自己的动手操作能力，以求真正领会电路设计里边的各种知识，为将来的工作打下良好的基础。第六章附录6.1元器件清单元器件清单：555 定时器，模十六计数器 74LS161， 与门 74LS0