流水燈課程設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　課程設(shè)計(jì)任務(wù)書</b></p><p><b>　　系：電子電氣工程系</b></p><p>　　班級(jí)：2012級(jí)通信工程二班</p><p><b>　　姓名： </b></p><p><b>　　學(xué)號(hào)： </b>

2、;</p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)是一門重要的實(shí)踐性技術(shù)基礎(chǔ)課程。開設(shè)本課程的目的在于使學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際，在老師的指導(dǎo)下完成大綱規(guī)定的實(shí)驗(yàn)任務(wù)。通過(guò)實(shí)驗(yàn)熟悉電工.電子技術(shù)的應(yīng)用中常用的設(shè)備和電子器件，熟悉常用儀器的使用方法，掌握正確記錄.處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、繪制曲線、分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果的方法，從而開發(fā)學(xué)生分析問(wèn)題或解決問(wèn)題的能力，培養(yǎng)學(xué)

3、生具有嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)，實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度，刻苦鉆研、勇于探索和創(chuàng)新的開拓精神以及遵守紀(jì)律、團(tuán)結(jié)協(xié)作和愛護(hù)公物的優(yōu)良品質(zhì)，為今后從事專業(yè)科研工作和工程技術(shù)工作打下良好的基礎(chǔ)。</p><p>　　流水燈是一串按一定的規(guī)律像流水一樣連續(xù)閃亮。流水燈控制是可編程控制器的一個(gè)應(yīng)用，其控制思想在工業(yè)控制技術(shù)領(lǐng)域也同樣適用。</p><p>　　流水燈控制可用多種方法實(shí)現(xiàn)，但對(duì)現(xiàn)代可編程控制器而言，利

4、用移位寄存器實(shí)現(xiàn)最為便利。通常用左移寄存器實(shí)現(xiàn)燈的單方向移動(dòng)；用雙向移位寄存器實(shí)現(xiàn)燈的雙向移動(dòng)。</p><p>　　要求紅黃綠三種顏色的燈在時(shí)鐘信號(hào)作用下按以下規(guī)律轉(zhuǎn)換狀態(tài)。電路啟動(dòng)后，要求紅黃綠三種顏色的燈在脈沖作用下順序，循環(huán)點(diǎn)亮。紅黃綠燈每次亮的時(shí)間分別為5秒，5秒，10秒。</p><p>　　關(guān)鍵詞：流水燈 74LS161計(jì)數(shù)器 74LS194移位寄存器 C

5、C7555定時(shí)器 自啟動(dòng) 紅黃綠三種顏色的燈在脈沖作用下順序，循環(huán)點(diǎn)亮。紅黃綠燈每次亮的時(shí)間分別為5秒，5秒，10秒。</p><p><b>　　1 概述</b></p><p>　　1.1設(shè)計(jì)主要功能：</p><p>　　要求電路開啟后，紅黃綠三種顏色的燈在時(shí)鐘信號(hào)作用下按以下規(guī)律轉(zhuǎn)換狀態(tài)。電路啟動(dòng)后，要求紅黃綠三種顏色的燈

6、在脈沖作用下順序，循環(huán)點(diǎn)亮。紅黃綠燈每次亮的時(shí)間分別為5秒，5秒，10秒。</p><p>　　2 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì) </p><p><b>　　2.1設(shè)計(jì)要點(diǎn)：</b></p><p>　　流水燈的總體框架圖如下圖所示，其工作過(guò)程是：接通電源時(shí)，555占空比可調(diào)振蕩器產(chǎn)生1s單位的脈沖，脈沖送到下一個(gè)模塊74LS161計(jì)數(shù)器，目的實(shí)現(xiàn)模5

7、計(jì)數(shù)器，達(dá)到每五秒生成一個(gè)脈沖輸向下一個(gè)芯片74LS194移位計(jì)數(shù)器。進(jìn)而紅黃綠三燈在脈沖的作用下依次點(diǎn)亮，并實(shí)現(xiàn)循環(huán)，完成實(shí)驗(yàn)要求。</p><p>　　2.2 功能啟動(dòng)圖………</p><p><b>　　3 單元模塊設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　單位脈沖設(shè)計(jì)電路</b></p><p

8、><b>　　工作原理：</b></p><p>　　先用555定時(shí)器用來(lái)生成1s標(biāo)準(zhǔn)單位cp脈沖，把脈沖給計(jì)數(shù)器74LS161，通過(guò)74LS161形成模5加法計(jì)數(shù)器，再將74LS161輸出信號(hào)供給74LS194，74LS194移位寄存器輸入端置位1000，Q 0接紅燈，Q1接黃燈并把Q2和Q3接一個(gè)異或門再連到一個(gè)綠燈，把74LS194接成環(huán)形計(jì)數(shù)器。就能實(shí)現(xiàn)基本電路要求。 <

9、/p><p>　　1.占空比可調(diào)振蕩器</p><p>　　把它接成占空比可調(diào)振蕩器</p><p>　　VCC=,RA=714,RB=714,C=1uf</p><p>　　實(shí)現(xiàn)單位1s的脈沖cp，將它輸出的脈沖加到74LS161的cp端</p><p>　　2.5s為單位的脈沖設(shè)計(jì)電路</p><p

10、><b>　　74LS161</b></p><p>　　目的實(shí)現(xiàn)模5計(jì)數(shù)器，達(dá)到每五秒生成一個(gè)脈沖輸向下一個(gè)芯片</p><p>　　實(shí)現(xiàn)模5計(jì)數(shù)器，用它的后五個(gè)狀態(tài)，把D0D1D2D3預(yù)置到1011端，OC與通過(guò)非門于LD相連， CO端輸出到下一個(gè)芯片74LS194的cp端。</p><p>　　3.移位寄存設(shè)計(jì)電路</p>

11、;<p><b>　　74LS194</b></p><p>　　目的：用其輸出端對(duì)三個(gè)彩燈分別進(jìn)行循環(huán)循環(huán)控制</p><p>　　把CR接高電平，SR接到Q3端，實(shí)現(xiàn)環(huán)形計(jì)數(shù)器，D0D1D2D3預(yù)置1000，SL置空, Q0接紅燈Q1接黃燈Q2和Q3通過(guò)一個(gè)或非門接一個(gè)綠燈，CP接上一個(gè)芯片來(lái)的脈沖，要實(shí)現(xiàn)開啟電路時(shí)紅燈亮，還要向電路送數(shù)，Q0 Q1

12、 Q2 Q3通過(guò)同或門接到S1端，S0接高電平，當(dāng)開啟電源時(shí)，Q0 Q1 Q2 Q3通過(guò)同或門向S1端輸入高電平，達(dá)到S1 S0都為高電平，這樣就像芯片送數(shù)1000，紅燈亮，這是Q0 Q1 Q2 Q3通過(guò)同或門向S1送低電平，這時(shí)芯片就會(huì)1000→0100→ 0010→ 0001→1000→0100→0010→0001實(shí)行循環(huán)，這樣三個(gè)燈就會(huì)在5s為單位的脈沖控制下依次點(diǎn)亮并循環(huán)。</p><p>　　4 電路參

13、數(shù)設(shè)置和元件介紹</p><p>　　4.1 電路參數(shù)的設(shè)置</p><p>　　電阻設(shè)置情況和器件的設(shè)置都跟原器件提供一致。</p><p>　　4.2        元件清單</p><p>　　5  .主要芯片介紹</p><

14、p><b>　　1.555定時(shí)器</b></p><p><b>　　其工作原理：</b></p><p>　　它含有兩個(gè)電壓比較器，一個(gè)基本RS觸發(fā)器，一個(gè)放電開關(guān)T，比較器的參考電壓由三只5KΩ的電阻器構(gòu)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(fā)器狀態(tài)和放電管

15、開關(guān)狀態(tài)。當(dāng)輸入信號(hào)輸入并超過(guò)時(shí)，觸發(fā)器復(fù)位，555的輸出端3腳輸出低電平，同時(shí)放電，開關(guān)管導(dǎo)通；當(dāng)輸入信號(hào)自2腳輸入并低于時(shí)，觸發(fā)器置位，555的3腳輸出高電平，同時(shí)放電，開關(guān)管截止。</p><p>　　是復(fù)位端，當(dāng)其為0時(shí)，555輸出低電平。平時(shí)該端開路或接。</p><p>　　Vco是控制電壓端（5腳），平時(shí)輸出作為比較器A1的參考電平，當(dāng)5腳外接一個(gè)輸入電壓，即改變了比較器的參

16、考電平，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出的另一種控制，在不接外加電壓時(shí)，通常接一個(gè)0.01的電容器到地，起濾波作用，以消除外來(lái)的干擾，以確保參考電平的穩(wěn)定。</p><p>　　T為放電管，當(dāng)T導(dǎo)通時(shí)，將給接于腳7的電容器提供低阻放電電路.</p><p>　　555電路的引腳功能</p><p><b>　　2.74LS161</b></p>&

17、lt;p>　　構(gòu)成16以內(nèi)的任意進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器： 用S0，S1，S2…，SM…SN表示輸入0，1，2，…，N個(gè)計(jì)數(shù)脈沖CP時(shí)計(jì)數(shù)器的狀態(tài)。SM可以為S0，但需小于SN。</p><p>　　對(duì)于異步置數(shù)：在輸入第N個(gè)計(jì)數(shù)脈沖CP后，通過(guò)控制電路，利用狀態(tài)SN產(chǎn)生一個(gè)有效置數(shù)信號(hào)，送給異步置數(shù)端，使計(jì)數(shù)器立刻返回到初始的預(yù)置數(shù)狀態(tài)SM，即實(shí)現(xiàn)了SM～SN-1計(jì)數(shù)。 </p><p>　

18、　對(duì)于同步置數(shù)：在輸入第N－1個(gè)計(jì)數(shù)脈沖CP時(shí)，利用狀態(tài)SN-1產(chǎn)生一個(gè)有效置數(shù)信號(hào)，送給同步置數(shù)控制端，等到輸入第N個(gè)計(jì)數(shù)脈沖CP時(shí)，計(jì)數(shù)器返回到初始的預(yù)置數(shù)狀態(tài)SM，從而實(shí)現(xiàn)SM～SN-1計(jì)數(shù)。 </p><p><b>　　3.74LS194</b></p><p>　　74LS194是四位通用移存器，具有左移、右移、并行置數(shù)、保持、清除等多種功能，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)與

19、邏輯符號(hào)分別如圖 7-19(a)、(b)所示，功能表如表7-16 所示。74LS194各引出端功能如下：</p><p>　　D0~D3: 并行數(shù)碼輸入端。</p><p>　　Cr: 異步清 0 端，低電平有效。</p><p>　　SR、SL：右移、左移串行數(shù)碼輸入端。</p><p>　　S1、 S0： 工作方式控制端。 <

20、/p><p>　　從其功能表和圖7-19(c)時(shí)序圖可以看出，只要Cr=0，移存器無(wú)條件清 0。只有當(dāng)Cr=1，CP上升沿到達(dá)時(shí)，電路才可能按S1S0設(shè)置的方式執(zhí)行移位或置數(shù)操作：S1S0=11為并行置數(shù)，S1S0=01為右移，S1S0=10為左移，時(shí)鐘無(wú)效或雖然時(shí)鐘有效，但S1S0=00 則電路保持原態(tài)。 </p><p><b>　　6流水燈電路圖</b></p

21、><p><b>　　7.心得體會(huì)</b></p><p>　　通過(guò)對(duì)本課件的制作，清楚地看到了自己的知識(shí)薄弱的方面，各個(gè)知識(shí)點(diǎn)沒有聯(lián)會(huì)貫穿，有些芯片的掌握不夠準(zhǔn)確。</p><p>　　在做此課件的過(guò)程中，充分體會(huì)到了實(shí)際操作的重要性。如果沒有同學(xué)的指點(diǎn)，可能自己會(huì)在一些地方打轉(zhuǎn)彎，浪費(fèi)掉很多時(shí)間。通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，可以很好的把各個(gè)章節(jié)的模塊融合

22、到一起，對(duì)以后的學(xué)習(xí)，設(shè)計(jì)很有幫助。 </p><p><b>　　8．參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　《數(shù)字電子技術(shù)》江曉 西安電子科技大學(xué)出版社</p><p>　　《數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(jì)》 曹國(guó)清 江蘇徐州 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)</p><p><b>　　9.附錄</b></p>