《《电工电子技术》课程设计说明书-基于模数电的流水灯.》由会员分享，可在线阅读，更多相关《《电工电子技术》课程设计说明书-基于模数电的流水灯.（16页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 目录 摘要-I1实验内容及要求-12方案比拟及认证-23系统框图，原理说明-4 4硬件原理，完整电路图，采用器件的功能说明-5脉冲信号产生电路-54.1.1 1Hz 555定时器的工作原理及内部结构图-5脉冲信号发生器的设计原理图-5 显示电路-6移位控制电路-7 4.3.1 74ls194管脚图及功能介绍-7 4.3.2 74ls194设计循环电路 - 8总体电路-105 组装及调试过-116收获、体会和改良设计的建议和展望-12参考文献 -13附录-14 摘要本实验主要是利用移位存放器、发光二极管、555定时器等一些电路元件设计简单的流水灯电路。并利用书上所学的知识和所使用的元器件的型号
2、，写出各元件的功能表。在此根底上画出原理图及接线图。通过组装、调试电路，自行排除故障，最终实现流水灯功能。课程设计主要目的，是通过某一电路的综合设计，了解一般电路综合设计过程、设计要求、应完成的工作内容和具体的设计方法。通过设计也有助于复习、稳固以往的学习内容，到达灵活应用的目的。在设计完成后，还要将设计的电路进行安装、调试以加强我们的动手能力。在此过程中培养从事设计工作的整体观念。 课程设计应强调以能力培养为主，在独立完成设计及制作任务同时注意多方面能力的培养与提高，主要包括以下方面： 独立工作能力和创造力。 综合运用专业及根底知识，解决实际工程技术问题的能力。 查阅图书资料、产品手册和各种
3、工具书的能力。 写技术报告和编制技术资料的能力。 实际动手能力。 关键字: 移位存放器 555定时器 发光二极管 开关1实验内容及要求： 18个彩灯能够自动循环点亮。2彩灯循环显示且频率快慢为1S。 选作：设计具有控制彩灯左移，右移，全亮及全灭功能的电路。2实验方案比拟及认证： 图1 彩灯原理图(方案一)方案一:如图1所示，本方案主要利用74ls194的双向移位功能和置数功能,彩灯采用共阳极接法，触发信号采用555定时器3脚产生的1HZ的矩形波信号，通过开关控制其全亮全灭以及左移和右移来满足设计要求。 图2 彩灯原理电路方案二方案二：如图2所示，触发信号和方案一种相同都是用555定时器来设计。
4、在灯的旁边加上的8个开关，8个开关同时合上可以使其全亮。当8个开关都断开且与E1相连的开关闭合那么译码器的输出全为高电平，8个灯全部熄灭。本方案主要利用74ls192的可加减计数功能和74ls138的译码输出特点来完成左移和右移功能。当74ls192进行加计数时，彩灯进行右移，计数器记到8时，通过反应清零法，使计数器的状态恢复到0000状态，这样就完成了彩灯的右移循环功能了。当74ls192进行减计数时，彩灯进行左移，计数器记到9时，通过反应置数法，使计数器的状态恢复到0111状态，这样就完成了彩灯的左移循环功能了。方案一和方案二相比，显然方案一的电路比拟简单，所用元器件和导线更少，不需要额外
5、加门电路，所以选用第一种方案来设计。3系统框图，原理说明如图 3 所示，彩灯循环一般都由振荡器、移位存放器、显示电路等几局部组成。其中，振荡器构成组成1Hz信号发生器，由移位存放器控制彩灯的左移和右移循环系统及全亮控制电路。1Hz信号送入移位存放器，并且将此时移位存放器的并行输出状态通过发光二极管显示出来，这就是显示电路。移位存放器本身含有清零和置数功能，可通过反应来实现左循环和右循环功能，这就构成了复位/置数电路。脉冲源控制电路显示电路复位/置数电路 图3 彩灯组成框图4、硬件原理，完整电路图，采用器件的功能说明脉冲信号产生电路4.1.1 555定时器的工作原理555 定时器是一种模拟和数字
6、功能相结合的中规模集成器件。555 定时器的电源电压范围宽，可在 4.5V16V 工作，输出驱动电流约为 200mA，因其输出可与 TTL、CMOS 或者模拟电路电平兼容。555 定时器本钱低，性能可靠，只需要外接几个电阻、电容，就可以实现多谐振荡器、单稳态触发器及施密特触发器等脉冲产生与变换电路。555 定时器的功能主要由两个比拟器决定。 两个比拟器的输出电压控制 RS 触发器和放电管的状态。如图1所示。在电源与地之间加上电压，当 5 脚悬空时，那么电压比拟器 C1 的同相输入端的电压为 2VCC /3，C2 的反相输入端的电压为VCC /3。假设触发输入端 TR 的电压小于VCC /3，那
7、么比拟器 C2 的输出为 0，可使 RS 触发器置 1，使输出端 OUT=1。如果阈值输入端 TH 的电压大于 2VCC/3，同时 TR 端的电压大于VCC /3，那么 C1 的输出为 0，C2 的输出为 1，可将 RS 触发器置 0，使输出为 0 电平。4.1.2 1Hz脉冲信号发生器的设计原理图如图4所示，其中R1、 R2为100K的电阻 C1为、C2为的电容，Vcc为+5V电源,GND接地。接通电源后，电容C被充电，当Vc上升到2/3Vcc时，使V0为低电平，同时放点三极管T导通，此时电容C通过R2和T放电，V0下降。当Vc下降到1/3Vcc时，V0翻转为高电平。电容器放电所需时间为tp
8、L=R2Cln2；当放电结束时，T截止，Vcc将通过R1、R2向电容器C充电，Vc由Vcc/3上升到2/3Vcc所需时间为tpH=R1+R2Cln2；当Vc上升到2/3Vcc时，电路又翻转为低电平。如此周而复始，于是，在电路的输出端就可以得到一个周期性的矩形波。 图4 脉冲信号产生电路图4.2 显示电路如图5所示，四个发光二极管的阳极同时接高电平，阴极通过千欧的电阻分别与移位存放器的Q0、Q1、Q2、Q3相连，当移位存放器对应的输出端输出为高电平时，那么与之对应的二极管熄灭，反之那么点亮。通过控制移位存放器的输出上下电平就可控制发光二极管的点亮与熄灭。图5 彩灯显示电路4.3 移位控制电路4.
9、3.1 74ls194管脚图及功能介绍如图6所示为74ls194管脚图。图6 74ls194管脚图.如表1所示，74LS194是集成移位存放器是四位可逆可并行预置的移位存放器。由功能表可知,74LS194具有异步清零功能,端输入低电平信号,四个输出端都立即变为0。在无效时,两工作方式输入端S1S0电平决定74LS194工作方式。S1S0=11,并行预置数,在时钟上跳时刻,并行输入数据D3 D2 D1 D0预置到并行输出端；M1M0=10,左移存放,左移输入端SL输入数据存放到Q0,各位数据向高位移动；S1S0=01,右移存放,右移输入端SR输入数据存放到Q3,各位数据向低位移动；S1S0=00
10、,存放器处于保持工作方式,存放器状态不变。.表1 74ls194功能表功能输 入输 出S1S0CPDSLDSRD0D1D2D3Q0n+1Q1n+1Q2n+1Q3n+1去除00000保持1保 持100送数111D0D1D2D3D0D1D2D3右移10111 Q0n Q1n Q2n10100 Q0n Q1n Q2n左移1101Q1n Q2n Q3n 11100Q1n Q2n Q3n 04.3.2 74ls194设计循环电路如图7所示，Clk脚接1Hz的脉冲信号。MR接高电平。D0接低电平，D1、D2、D3接高电平。接通电源，开始s1，s2均断开，74ls194置数使得Q0输出低电平，Q1、Q2、Q3均输出高电平，第一个灯发光，其余熄灭。假设上面开关闭合，下面开关翻开，即s1输入低电平，s0输入高电平，此时移位存放器将进行右移，同时输出端Q3接到右移输入端SR，这样循环使得从左到右每隔
