流水灯课程设计重点讲义资料.docx
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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0.5S~2S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,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(AB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1s2.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LDCO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,QQ3102端SQ通过同或门向S接高电平,当开启电源时,QQQ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SS010010→0100→QQ通过同或门向S送低电平,这时芯片就会1000→QQ12130为单位的脉冲5s→0001实行循环,这样三个灯就会在10000001→→0100→0010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Ω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。
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
———OUTTRTHDISR
输出触发放电端阈值复位
12>VccVcc?
L
H
导通3312Vcc?
Vcc?
H原状态331Vcc?
×3H截止H
L导通L
××
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C~A,按二进制译码,从8个输入数据D0~D7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G=1时,不论C~A状态如何,均无输出(Y=0,W=1),多路开关被禁止。
838电子
(2)使能端G=0时,多路开关正常工作,根据地址码C、B、A的状态选择D0~D7中某一个通道的数据输送到输出端Y。
如:
CBA=000,则选择D0数据到输出端,即Y=D0。
如:
CBA=001,则选择D1数据到输出端,即Y=D1,其余类推。
构成16以内的任意进制加法计数器:
用S0,S1,S2…,SM…SN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SM~SN-1计数。
对于同步置数:
在输入第N-1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P0~P3清零/MR使能CEP,CET置数PE
数据输出端Q0~Q3
以及进位输出TC.(TC=Q0·Q1·Q2·Q3·CET
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CR=LD=EP=ET=。
合理应用计数器·CETQ1··Q2·Q3进位输出端CO,其逻辑关系是CO=Q016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0Cr:
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,S1S0=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2
274LS1943
移位寄存
2474LS163计数
1与非HD74LS205
1HD74LS32P或6
1TC4030BP7异或门18SN74LS00N非门14.7K9电阻1
150K
电阻10
11电容4.7uF1
1电容120.01uF
9
13
彩灯
1
14
面包板
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