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LED显示部分
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图112路流水灯设计原理图
该电路主要由555定时器、74LS161计数器和74HC154译码器和LED发光二极管。
由555定时器构成脉冲发生器,并由LED发光二极管监视电路是否工作;
将74SL161接成二进制计数器,74SL154的12个输出端依次与排成一排的12个LED发光管相接。
161芯片的QCQD端接与非门然后与161的LOAD端相接;
且161的LOAD端通过非门与154芯片的G1与G2相接。
取74SL161的QDQCQBQA接到74SL154的地址控制端DCBA,12个发光二极管按一定方向循环亮灭。
2各模块组成及功能分析
1、振荡电路:
由一个555芯片与滑动变阻器,电阻和电容组成。
周期可调,控制计数器。
2、计数器:
由一个74LS161芯片与两个非门组成,输出信号至译码器,控制LED灯的亮灭的顺序。
3、译码器:
由一个74HC154芯片组成,为4-16译码器,输出来自555芯片的信号到LED灯。
4、显示部分:
由12个发光二极管和电阻组成,通过发光二极管的亮灭情况判断电是否达到设计要求。
三、电路设计
1555多谐振荡电路
多谐振荡电路由LMC555定时器、一个滑动变阻器、一个电阻、两个电容组成。
555定时器是一种多用途的数字模拟混合集成电路,利用它可以方便的构成施密特触发器、单稳态触发器和多谐振荡器。
由于使用灵活方便,所以555芯片在波形的产生与变化、测量与控制等多种领域得到广泛应用。
本次课设的多谐振荡电路在这次课程设计中,LMC555S时器用来产生脉冲信号。
LMC555定时器的管脚图如图2所示:
"
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U1
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••VGC…
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RST^】OUT
丄
一
DIS
-
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二—
TRI
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—
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--GND-「
图2555定时器管脚
555定时器内部主要由以下几个部分组成:
1、电阻分压器:
由3个5kQ的电阻组成。
2、电压比较器:
由C1与C2组成,当控制输入端悬空时,C1与C2的基准电压分别是1/3VCC与2/3VCQ
3、基本RS触发器:
由两个与非门G1与G2构成,对两个比较器输出的电压进行控制。
4、放电三极管VT:
VT是集成极开路的三极管,VT的集成极做定时器的引出端D。
5、缓冲器:
由G3与G4构成,提高电路的负载能力。
引脚功能:
1脚位接地端;
2脚是低电平触发器入端;
3脚输出端;
4脚复位端;
5脚是电压
控制器;
6脚是高电平触发器入端;
7脚是放电端;
8脚是电源端
由555定时器构成的谐振荡电路如图3所示:
图3555多谐振荡电路
555定时器构成多谐振荡电路,电路输出可以得到一个周期性的矩形脉冲,其周期为:
T=T1+T2=(R1+2R)Clln2由于1s<
T<
1.2s,令R仁R2=25K,C1=22卩F,ln2=0.7,则T=1.155s,在1s〜1.2s之间,符合要求,且占空比q=T1/T=(R1+R2)/(R1+2R2)=66.7%>
50%。
C2为滤波电容,起滤波作用,一般取C2=0.01卩F。
接通电源后,Vcc经R1,R2给电容C充电。
由于电容上电压不能突变,电源Vc=0,当Vc上升到大于Vcc/3时,RD=1SD=1基本RS触发器不变,即Q仍为高电平,当Vc上升到略大于2Vcc/3时,RD=0,SD=1基本触发器置零,Q为低电平。
这时Q=1,使内部放电管饱和导通,于是电容C经内部放电管和R2放电,Uc按指数规律减小。
当Vc下降略小于Vcc/3时,内部比较器A1输出高电平,A2输出低电平,基本RS触发器置1,输出高电平。
这时,Q=Q内部放电管截止。
于是C结束放电并重新开始充电。
如此循环不止,输出端就得到一系列的矩形脉冲。
274LS161计数部分
3计数部分主要由161芯片,一个与非门和一个反向器组成。
因为在课设中需要一个十进制计数器,因此采用了74LS161芯片作为计数器,用来控制LED灯的亮灭顺序。
74LS161的引脚图如图4所示:
74LS161N
图4161芯片引脚图
74LS161是常用的四位二进制可预置的同步加法计数器,它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。
74161型四位同步二
进制可预置计数器的外引线排列图及其逻辑符号,其中CLR(RD端是直接清零端,
LOAD(LD)端是预置数控制端,A(A0)、B(A1)、C(A2)、D(A3)是预置数据输入端,ENP(EP和ENT(ET是计数控制端,QA(Q0)、QB(Q)、QC(Q2)、QD(C3)是计数输出端,RCO是进位输出端。
74161型计数器的功能表如表1所示
表174LS161功能表
10
控制
时钟
预置数据输入
输出
Rd
rld
EP
ET
CP
A;
As
扎
A*
a
2
X
XI
00
1
P0
p
d:
\ds
込Id>
d:
K
保持
C'
—计数
由表1可知,74LS161具有以下功能:
1、异步清零:
CLR(RD=0时,计数器输出被直接清零,与其他输入端的状态无关。
2、同步并行预置数:
在CLR(RD=1条件下,当LOAD(LD)=0且有时钟脉冲
CP的上升沿作用时,A(AO)、B(A1)、C(A3)、D(A4)输入端的数据d3、d2、di、dO将分别被QA(QO、QB(Q1)、QC(Q2、QD(Q3所接收。
3、保持:
在CLR(RD=LOAD(LD)=1条件下,当ENT(ET•ENP(EP=0,
不管有无CL(CP脉冲作用,计数器都将保持原有状态不变。
需要说明的是,当ENP=0
ENT=1寸,进位输出RCOt保持不变;
而当ENT=0寸,不管ENP犬态如何,进位输RCO=0
4、计数:
当CLR=LOAD=ENP=ENT=,174161处于计数状态。
5所示:
图574LS00芯片引脚图
真值表如表2所示:
表274LS00真值表
A
B
Y
反相器74LS04引脚图以及功能表如下图所示
下*
■1
IJ
■■
1?
71
11
a-■
If
»
t
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^
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O
j
4
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rP
MVI*1A*¥
)CMO
图674LS04引脚图
表374LS04功能表
74LS161芯片构成的译码电路部分如图7所示:
图774LS161译码电路部分
置数端A、B、C、D分别置0。
2接脉冲信号,同555振荡器的3相接,1、7、10
接电源。
QAQBQCQD端接154芯片的AB、C、D端,QCQD端通过与非门与LOAD
端相接;
LOAD端通过反相器与154芯片的G1与G2相连。
474LS154译码部分与LED显示部分
该部分分主要由一个74HC154芯片和12个发光二极管以及电阻构成。
74HC154的
引脚图如下图所示:
«
tllic\|'
r=|ci■>
・・rrr・■口
ZZZNTT
图874HC154引脚图
74HC154功能简述:
74HC1544线-16线译码器/解调器
1、将4个二进制编码输入译成16个彼独立的输出之一;
2、将数据从一个输入线分配到16个输出的任意一个而实现解调功能;
3、输入箝位二极管简化了系统设计;
4、与大部分TTL和DTL电路完全兼容。
74154这种单片4线一16线译码器非常适合用于高性能存储器的译码器。
当两个选通
输入G1和G2为低时,它可将4个二进制编码的输入译成16个互相独立的输出之一。
实现解调功能的办法是:
用4个输入线写出输出线的地址,使得在一个选通输入为低时数据通过另一个选通输入。
当任何一个选通输入是高时,所有输出都为高。
功能表如表4所示:
表474HC154功能表
引脚端
符号
名称及功能
1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,13,14,15,16,17
0旷O15
输出低电平
18,19
G1,G2
使能输入(低电平)
23,22,21,20
A〜D
地址输入
12
GND
接地
24
Vcc
接电源电压
74HC154及LED灯构成的译码显示部分如图9所示:
代1
ranbbii!
bi■■■■■■■・・■■ua■■■■・・・f■;
■■■
—
图974HC154译码及LED显示部分
弓I脚端A、B、C、D分别接来自74LS161的QAQBQCQD端,G1,G2端通过反
相器与161芯片的LOAD端相接,1〜13引脚接电阻与发光二极管,二极管另一端接4V电源电压。
四、性能测试
1多谐振荡电路的测试
仿真电路图如图10所示:
图10多谐振荡电路测试图
1、周期为1.278s时多谐振荡器输出的波形图如下:
tit
T1SS
T231*
时间
1.278s
谨道丄
4.000V
通道丄
反向
L603S
保存
T2-T1
324,7B6ms
0.000V
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