1、 數字電子技術課程設計報告 (彩燈控制器)專專業：電子信息工程班級：7b1211學號：123025姓名：白旭飛年月：2014-6-281、 設計要求1. 以8或10個指示燈作為顯示器件，能自動的從左到右、從右到左自動的依次被點亮，如此周而復始，不斷循環。2打開電源時控制器可自動清零，每個指示燈被點亮的時間相同約為0.5s2s范圍內。3用計算機畫出設計電路圖，進行仿真分析驗證其正確性。4寫設計說明書一份（畫總原理框圖以及說明主要工作原理，單元電路的設計和元器件的選擇，畫出完整的電路圖和元器件明細表，收獲、體會及建議）二、設計的作用，目的1.作用利用控制電路可使彩燈（例如霓虹燈）按一定的規律不斷的

2、改變狀態，不僅可獲得良好的觀賞效果，且可以省電（與彩燈全亮相比）。2. 目的用ne555芯片，74ls151芯片,74ls163芯片,74ls194，以及一些邏輯門芯片完成彩燈控制器。三、設計的具體實現1系統概述接通電源時，555占空比可調振蕩器產生1s單位的脈沖，脈沖送到下一個模塊74ls151計數器，目的實現模5計數器，達到每五秒生成一個脈沖輸向下一個芯片74ls194移位寄存器以及計數器74ls163。進而彩燈在脈沖的作用下依次點亮，并實現循環，完成實驗要求。2.總體思路先用555定時器用來生成1s標準單位cp脈沖，把脈沖給計數器74ls151，通過74ls151形成模5加法計數器，再將

3、74ls151輸出信號供給74ls194移位寄存器輸入端，q 0，q1，q2和q3接彩燈然后連接幾個邏輯門，把74ls194接成環形計數器。就能實現基本電路要求。3.方案設計總體電路共分三大塊。第一塊實現時鐘信號的產生；第二塊實現燈亮滅情況的演示；第三塊實現燈亮滅的控制及節拍控制。3.1單元模塊的設計與組成 1.占空比可調振蕩器555集成電路是8腳封裝，雙列直插型，如圖1(a)所示，按輸入輸出的排列可看成如圖1(b)所示。其中6腳稱閾值端(th)，是上比較器的輸入；2腳稱觸發端(tr)，是下比較器的輸入；3腳是輸出端(vo)，它有o和1兩種狀態，由輸入端所加的電平決定；7腳是放電端(dis)，

4、它是內部放電管的輸出，有懸空和接地兩種狀態，也是由輸入端的狀態決定；4腳是復位端(mr)，加上低電平時可使輸出為低電平；5腳是控制電壓端(vc),可用它改變上下觸發電平值；8腳是電源端，1腳是地端。圖1（a）圖1（b）把它接成占空比可調振蕩器vcc=,ra=714,rb=714,c=1uf實現單位1s的脈沖cp，將它輸出的脈沖加到74ls151的cp端2.脈沖設計電路74ls161目的實現模5計數器，達到每五秒生成一個脈沖輸向下一個芯片圖2 實現模5計數器，用它的后五個狀態，把d0d1d2d3預置到1011端，oc與通過非門于ld相連， co端輸出到下一個芯片74ls194的cp端。3.移位寄

5、存設計電路74ls194目的：用其輸出端對三個彩燈分別進行循環循環控制圖3把cr接高電平，sr接到q3端，實現環形計數器，d0d1d2d3預置1000，sl置空, q0接紅燈q1接黃燈q2和q3通過一個或非門接一個綠燈，cp接上一個芯片來的脈沖，要實現開啟電路時紅燈亮，還要向電路送數，q0 q1 q2 q3通過同或門接到s1端，s0接高電平，當開啟電源時，q0 q1 q2 q3通過同或門向s1端輸入高電平，達到s1 s0都為高電平，這樣就像芯片送數1000，紅燈亮，這是q0 q1 q2 q3通過同或門向s1送低電平，這時芯片就會10000100 0010 0001100001000010000

6、1實行循環，這樣三個燈就會在5s為單位的脈沖控制下依次點亮并循環。4. 主要芯片介紹1.555定時器如圖4為555計時器的引腳圖，以及內部構造圖。 圖4其工作原理：它含有兩個電壓比較器，一個基本rs觸發器，一個放電開關t，比較器的參考電壓由三只5k的電阻器構成分壓，它們分別使高電平比較器c1同相比較端和低電平比較器c2的反相輸入端的參考電平為和。c1和c2的輸出端控制rs觸發器狀態和放電管開關狀態。當輸入信號輸入并超過時，觸發器復位，555的輸出端3腳輸出低電平，同時放電，開關管導通；當輸入信自2腳輸入并低于時，觸發器置位，555的3腳輸出高電平，同時放電，開關管截止。 是復位端，當其為0時，

7、555輸出低電平。平時該端開路或接。 vco是控制電壓端（5腳），平時輸出作為比較器a1的參考電平，當5腳外接一個輸入電壓，即改變了比較器的參考電平，從而實現對輸出的另一種控制，在不接外加電壓時，通常接一個0.01的電容器到地，起濾波作用，以消除外來的干擾，以確保參考電平的穩定。 t為放電管，當t導通時，將給接于腳7的電容器提供低阻放電電路.555電路的引腳功能觸發閾值復位is放電端輸出>h導通lh原狀態×h截止h××l導通l2. 數據選擇器74ls15174ls151為互補輸出的8選1數據選擇器，引腳排列如圖所示，功能見表。 圖5 選擇控制端（地址端）為c

8、a，按二進制譯碼，從8個輸入數據d0d7中，選擇一個需要的數據送到輸出端y，g為使能端，低電平有效。 （1）使能端g1時，不論ca狀態如何，均無輸出（y0，w1），多路開關被禁止。838電子 （2）使能端g0時，多路開關正常工作，根據地址碼c、b、a的狀態選擇d0d7中某一個通道的數據輸送到輸出端y。 如：cba000，則選擇d0數據到輸出端，即yd0。如：cba001，則選擇d1數據到輸出端,即yd1，其余類推。構成16以內的任意進制加法計數器： 用s0，s1，s2，smsn表示輸入0，1，2，n個計數脈沖cp時計數器的狀態。sm可以為s0，但需小于sn。對于異步置數：在輸入第n個計數脈沖c

9、p后，通過控制電路，利用狀態sn產生一個有效置數信號，送給異步置數端，使計數器立刻返回到初始的預置數狀態sm，即實現了smsn-1計數。 對于同步置數：在輸入第n1個計數脈沖cp時，利用狀態sn-1產生一個有效置數信號，送給同步置數控制端，等到輸入第n個計數脈沖cp時，計數器返回到初始的預置數狀態sm，從而實現smsn-1計數。 3.計數器74ls16374ls163是常用的四位二進制可預置的同步加法計數器，他可以靈活的運用在各種數字電路，以及單片機系統種實現分頻器等很多重要的功能。引腳圖如下：如圖6管腳圖介紹：時鐘cp和四個數據輸入端p0p3 清零/mr 使能cep，cet 置數pe 數據輸

10、出端q0q3 以及進位輸出tc. (tc=q0·q1·q2·q3·cet從74ls163功能表功能表中可以知道，當清零端cr=“0”，計數器輸出q3、q2、q1、q0立即為全“0”，這個時候為異步復位功能。當cr=“1”且ld=“0”時，在cp信號上升沿作用后，74ls163輸出端q3、q2、q1、q0的狀態分別與并行數據輸入端d3，d2，d1，d0的狀態一樣，為同步置數功能。而只有當cr=ld=ep=et=“1”、cp脈沖上升沿作用后，計數器加1。74ls163還有一個進位輸出端co，其邏輯關系是co= q0·q1·q2·

11、q3·cet。合理應用計數器的清零功能和置數功能，一片74ls163可以組成16進制以下的任意進制分頻器。4.移位寄存器 74ls19474ls194是四位通用移存器，具有左移、右移、并行置數、保持、清除等多種功能，其內部結構與邏輯符號分別如圖7所示，功能表如表7-所示。 圖7 表774ls194各引出端功能如下：d0d3: 并行數碼輸入端。cr: 異步清 0 端，低電平有效。sr、sl：右移、左移串行數碼輸入端。s1、s0： 工作方式控制端。 從其功能表和圖7-19(c)時序圖可以看出，只要cr=0，移存器無條件清 0。只有當cr=1，cp上升沿到達時，電路才可能按s1s0設置的方

12、式執行移位或置數操作：s1s0=11為并行置數，s1s0=01為右移，s1s0=10為左移，時鐘無效或雖然時鐘有效，但s1s0=00 則電路保持原態。 5.三、電路設計基本原理設計電路圖如圖8所示：如圖8四、測試與結果分析電路設計，安裝元器件及連好導線后，進行實驗結果測試。實驗前首先完成以下步驟：1.檢查電路原理圖及導線的連接。在電腦上仿真，能夠得出正確的實驗現象，所以電路原理圖正確。檢查導線的連接是否與電路原理圖上一致。2.檢查導線的連接。對照電路原理圖，用數字萬用表打到合適的檔位，測試各對應的接點是否連接好并導通。3.檢查實驗儀器和器材是否完好。電源5伏直流電壓輸出正常，ne55芯片測試其

13、功能均正常，用萬用表檢查開關，按下時導通均正常。完成上述步驟后，接通5伏的直流電源，實驗現象為：流水燈能自動的從左到右、從右到左自動、以不同的方式依次被點亮，流水燈會出現不同的閃爍方式間歇流動。如此周而復始，不斷循環。調節rp的阻值，流水燈的流速發生了改變。至此，多功能流水燈電路設計，調試與實驗基本成功。五、心得體會通過對本課件的制作，發現自己對某些芯片的掌握不夠準確。在ewb中弄原理圖時，有個163芯片少接了個地，致使電路不能正常工作。做板的時候也遇到了一些問題，如在面包板上排線時，排線交錯連接，一片混亂，經過幾次嘗試后能夠很簡潔的利用面包板排線。同時也體會到工業設計以及實際操作的重要性。通過這次課程設計，可以很好的把每個實驗內容融合到一起，應用于解決實際問題中，同時又加深了自己對ewb仿真軟件的學習與應用，理論和實踐相結合，從而更好