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1、 电子技术课程设计 （2016 2017 第二学期）学 院 名 称： 仪器科学与光电工程学院 专 业（班 级）： 生医15-1班 姓 名（学 号）： 周俊余 金香港 周波 起 讫 日 期： 2017年 6 月 6 日2017年 6 月 19 日 指 导 教 师： 朱维勇 李维华 刘春 系（教研室）负责人： 下发任务书日期 2017年6 月 6日目目 录录 引言引言 1 1设计意义及要求设计意义及要求.5.5 1.11.1设计意义设计意义.5.5 1.21.2设计要求设计要求.5.5 2 2 内容摘要内容摘要3 3方案设计方案设计.6.6 2.12.1设计思路设计思路.6.6 2.22.2方案设
2、计方案设计.6.6 2.2.12.2.1方案设计一方案设计一.6.6 2.2.22.2.2方案设计二方案设计二.7.7 2.2.32.2.3方案比较方案比较.7.7 4 4部分电路设计部分电路设计.8.8 3.13.1 555555构成的脉冲发生器介绍构成的脉冲发生器介绍.8.8 3.1.13.1.1 555555定时器构成的脉冲发生器电路及工作波形定时器构成的脉冲发生器电路及工作波形.8.8 3.23.2 74LS19474LS194引脚图及功能介绍引脚图及功能介绍.9.9 5 5 调试与检测调试与检测.11.11 4.14.1调试中故障及解决办法调试中故障及解决办法.11.11 结束语结束
3、语.12.12参考文献参考文献.13.13引言引言 课程设计作为实践教学的一个重要环节，对提高学生的创新能力有着重要的作用，通过这次课程设计，学生不仅能加强对理论知识的理解，而且提高了学生的动手能力，除此之外，还提高了学生解决问题的能力。 随着社会的不断发展，广告的地位和影响日益增大，尤其是当今的经济时代，很多的商品都是依靠广告来引导主流消费。因此，广告作为一种很重要的媒介，已经成为了社会宣传的主导方式，由于其多样性决定了其巨大的开发空间。 霓虹灯作为当今大城市夜生活的标志，作为广告彩灯的基础，在生活中发挥了不可替代的作用。 刚刚学完的数电知识，正好通过这次课设，进一步巩固了理论知识，锻炼了自
4、己分析与解决问题的能力。 此次设计我们用到了555定时器构成的脉冲发生器， 74LS194，74LS161以及红色发光二极管，虽然结构比较简单，但是设计出来的效果完全满足设计要求，电路精简，连线好操作，符合电路设计要求。在设计中也发现了一些问题，不过通过自己和同学的讨论最终将问题解决了。我想在实际实践中的感受才是本次课程设计目的和意义的所在吧。1 设计意义及要求 1.1 设计意义 在当今日益发展的社会，霓虹灯已经成为社会生活主旋律的一部分了，在大都市，每个夜晚，灯火绚烂，人们在享受丰富生活的同时无不感慨科技的发达。霓虹灯，给我们的不仅是生活上的照明与时尚，更是现代社会发展程度的一个标志。 本次
5、设计的霓虹灯的意义，一方面让我们感受了当代社会的发达，认识到科技的力量，更重要的是让我们学会了运用实际知识解决问题的方法，培养了自己的动手能力。在实践中成长，在实践中得到锻炼，在实践中认识到科学。1.2设计要求 运用所学的模拟电路和数字电路等知识，设计一种霓虹灯。 霓虹灯的要求是： 1. 用八个发光二极管模拟霓虹灯；2. 通过开关可设置成环形计数器或扭环形计数器的显示效果；3. 通过开关可设置成循环左移或循环右移；4. 通过复位按键设置初始状态；5. 通过启动/停止开关实现启动和停止。（例如4位环形：0001，0010，0100，1000，0001扭环形：0000，0001，0011，0111
6、，1111，1110，1100，1000，0000） 6.严格按照课程设计说明书要求撰写课程设计说明书。2 内容摘要1. 路灯控制端由两片74194控制八个发光二极管实现不同花样的闪亮。2. 由555定时器与两个20K欧电阻和一个电容构成时钟脉冲，后接两个非门作为脉冲缓冲。3. 通过开关控制电路置数，控制彩灯左移右移。4. 由一片74161和与非门构成自动控制彩灯左移或又移的花样闪亮。2方案设计 2.1设计思路： 1、霓虹灯需要产生间歇的变化跳动，所以必须给电器元件合适频率的脉冲信号。考虑到这点，首先很简单想到555定时器构成的多谐振荡器，因为多谐振荡器可以根据调节电阻与电容值产生不同的输出脉
7、冲信号，使用方便，易于设计。 由 555 定时器构成的时钟脉冲源由两片 74194 构成的彩灯控制电路由 74161 和与非门构成的自动闪亮控制电路由八个发光二极管模拟的霓虹灯开关控制彩灯左移、右移、置数2、观察设计要求可发现八个发光二极管要实现左移或右移扭环形闪亮，所以可以考虑设计一个循环八进制输出信号，输出端与发光二极管相连，于是选择具有左移右移功能的74194芯片。2.2方案用两片74194级联控制八个发光二极管，既能实现扭环形闪亮，又能方便控制其左移右移，由555定时器构成时钟脉冲，控制二极管闪亮频率，由三个单刀双掷开关控制电路的置零、左移右移，方案初步实现电路要求。2.3方案在方案的
8、基础上添加由74161和与非门构成的自动控制电路，使彩灯能自动闪亮。3部分电路设计 3.1 555构成的脉冲发生器介绍 555定时器是一种模拟电路和数字电路相结合的中规模集成器件，它性能优良，适用范围很广，外部加接少量的阻容元件可以很方便地组成单稳态触发器和多谐振荡器，以及不需外接元件就可组成施密特触发器。因此集成555定时被广泛应用于波形的产生与变换，测量控制当中。多谐振荡器是能产生矩形波的一种自激振荡器电路，由于矩形波中除基波外还含有丰富的高次谐波，故称为多谐振荡器。多谐振荡器没有稳态，只有两个暂稳态，在自身因素的作用下，电路就在两个暂稳态之间来回转换，故又称它为无稳态电路。由555定时器
9、构成的多谐振荡器如图1所示，R1，R2和C是外接定时元件，电路中将高电平触发端（6脚） 和低电平触发端（2脚）并接后接到R2和C的连接处，将放电端（7脚）接到R1，R2的连接处。由于接通电源瞬间，电容C来不及充电，电容器两端电压uc为低电平，小于（1/3）Vcc，故高电平触发 端与低电平触发端均为低电平，输出uo为高电平，放电管VT截止。这时，电源经R1，R2对电容C充电，使 电压uc按指数规律上升，当uc上升到（2/3）Vcc时，输出uo为低电平，放电管VT导通，把uc从（1/3）Vcc 上升到（2/3）Vcc这段时间内电路的状态称为第一暂稳态，其维持时间TPH的长短与电容的充电时间有关 。
10、充电时间常数T充=（R1R2）C。不难理解，接通电源后，电 路就在两个暂稳态之间来回翻转，则输出可得矩形波。电路一旦起振后，uc电压总是在（1/32/3）Vcc 之间变化。图1（b）所示为工作波形。 3.1.1 555定时器构成的脉冲发生器电路及工作波形T1=0.7(R1+R2)C0T2=0.7R2C0 f=1.43/(R1+2R2)C0 根据实验室器材和时钟需要 R1=R2=20K C0=4.7uf时钟电路图如下：其中，两个非门对时钟输出信号起缓冲作用，保护电路的稳定性。3.2 74LS194引脚图及功能介绍 具有移位功能的寄存器成为移位寄存器。一位功能是指寄存器中所存代码能够在一位脉冲的作
11、用下一次进行左移或者右移。只需要改变左、右移位的控制信号便可实现左移位或者右移位要求的移位寄存器称为双向寄存器。 74LS194是一种功能比较齐全的双向移位寄存器。它具有清除、保持、并行输入、右移位串行输入和左移位串行输入数据等五种功能。其引脚图与功能表如下图：功能表：实验灯路图：由两片74194和与非门构成及联电路控制八个发光二极管，使八个二极管成扭环形花样闪亮。3.3 74LS161引脚图及功能介绍 从74LS161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，74LS161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。74LS161还有一个进位输出
