電子技術(shù)試驗(yàn)四路彩燈

1、電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)四路彩燈顯示電路設(shè)計(jì)報(bào)告年級(jí)學(xué)院：2014級(jí)工程學(xué)院專業(yè)班級(jí)：電氣類1班姓名：周文青學(xué)號(hào)：201430280129指導(dǎo)老師：薛秀云目錄1、 課程設(shè)計(jì)內(nèi)容與要求分析1.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1.2 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容32、 設(shè)計(jì)總思路2.1 基本原理32.2 實(shí)驗(yàn)流程圖3三、模塊化設(shè)計(jì)3.1 555時(shí)基電路3.1.1 555芯片結(jié)構(gòu)及引腳圖33.1.2 555引腳功能表43.1.3 555構(gòu)成多諧振蕩器43.1.4 多諧振蕩器參數(shù)計(jì)算53.2 74LS161脈沖分頻電路3.2.1 74LS161芯片結(jié)構(gòu)及引腳圖53.2.2 74LS161功能表63.2.3 74LS161組成分頻電路63.2.4 74

2、LS161組成12進(jìn)制循環(huán)計(jì)數(shù)器63.3 74LS194時(shí)間控制電路3.3.1 74LS194芯片結(jié)構(gòu)及引腳圖733274LS194功能表833374LS194組成時(shí)間控制電路8四、全局電路設(shè)計(jì)4.1 電路功能表94.2 基于Multisiml4.0的全局電路仿真10五、電路調(diào)試及仿真結(jié)果分析5.1 電路調(diào)試的儀器105.2 電路故障及分析1.1 .1彩燈無(wú)法點(diǎn)亮10522彩燈閃爍功能缺失115.23 彩燈無(wú)規(guī)律閃爍11六、課程設(shè)計(jì)總結(jié)11七、參考文獻(xiàn)11八、附錄：元器件清單12一、課程設(shè)計(jì)內(nèi)容與要求分析1.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?、 了解電子電路設(shè)計(jì)的過(guò)程2、 掌握電子線路的調(diào)試方法3、 系統(tǒng)掌握時(shí)

3、序電路的設(shè)計(jì)與調(diào)優(yōu)1.2 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：要求開(kāi)機(jī)后彩燈按四個(gè)節(jié)拍循環(huán)工作1、 Qi、Cb、Q3、5依次為1，相應(yīng)燈依次亮，間隔為1秒2、 5、Q3、Q2>Q1依次為0，相應(yīng)燈依次滅，間隔為1秒3、 Qi、Q2>Q3、5同時(shí)為1,四燈同時(shí)亮，間隔為0.5秒4、 Ch、Ch、Q3、Q4同時(shí)為0，四燈同時(shí)滅，間隔為0.5秒5、 第（3）和（4）過(guò)程重復(fù)，共4秒。完成一個(gè)循環(huán)需要12秒。二、設(shè)計(jì)總思路2.1、 基本原理：由實(shí)驗(yàn)要求可知該四路彩燈的狀態(tài)可以合并為3個(gè)節(jié)拍，其中脈沖信號(hào)由555構(gòu)成的多諧振蕩器產(chǎn)生，3個(gè)節(jié)拍12秒循環(huán)顯示可以用74LS161思維二進(jìn)制加計(jì)數(shù)器控制區(qū)或五五產(chǎn)生反饋清零

4、的效果；而燈依次亮，依次滅和同時(shí)亮同時(shí)滅的顯示電路可由芯片74LS194雙向移位寄存器構(gòu)成的電路產(chǎn)生，通過(guò)控制由和可實(shí)現(xiàn)右移、左移和送數(shù)，通過(guò)控制K控制清零2.2、 實(shí)驗(yàn)流程圖555多諧振蕩器74LS161分頻電路74LS194顯示電路三、模塊化設(shè)計(jì)3.T、555時(shí)基電路2.2.1 555芯片結(jié)構(gòu)及引腳圖2.2.2 555引腳功能表引腳功能1GND（地）接地，作為低電平（0V）2TRIG（觸發(fā)）當(dāng)此引腳電壓降至1/3%（或由控制端決定的閾值電壓）時(shí)輸出端給出高電平。3OUT（輸出）輸出高電平（+%）或低電平。4RST（復(fù)位）當(dāng)此引腳接高電平時(shí)定時(shí)器工作，當(dāng)此引腳接地時(shí)芯片復(fù)位，輸出低電平。5C

5、TRL（控制）控制芯片的間值電壓。（當(dāng)此管腳接空時(shí)默認(rèn)兩閾值電壓為1/3%與2/3%）.6THR（閾值）當(dāng)此引腳電壓升至2/3Kc（或由控制端決定的閾值電壓）時(shí)輸出端給出低電平。7DIS（放電）內(nèi)接三J,用于給電容放電.8也左（供電）提供高電平并給芯片供電。3.13555構(gòu)成多諧振蕩器3.1.4多諧振蕩器參數(shù)計(jì)算多諧振蕩器輸出高電平的時(shí)間：口=ln(3(RA+Rs)C輸出低電平的時(shí)間：t2=皿2)肝振蕩周期：T=tj+t2=ln(Z3(RA+2RgX?在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中需要用到1Hz和2Hz的頻率源,就選擇4Hz作為時(shí)基電路的產(chǎn)生頻率，由f=-T可得到頻率f和Ra、/、C的關(guān)系，這里選擇的元件參數(shù)是

6、RA=2kNRe=10kW的電位器,調(diào)至72kW,電容C=22uF.3.274LS161脈沖分頻電路3.2.174LS161芯片結(jié)構(gòu)及引腳圖OUTPUTS_A_RIPPLECARRYLVCCOUTPUTQaENABLE08ocQdtLOADPVDATAINPUTSPEParallelEnable(ActiveLOW)InputP0-P3ParallelInputsCEPCountEnableParallelInputCETCountEnableTrickleInputCPClock(ActiveHIGHGoingEdge)InputMRMasterReset(ActiveLOW)InputSR

7、SynchronousReset(ActiveLOW)InputQ0-Q3ParallelOutputs(Noteb)TCTerminalCountOutput(Noteb)32274LS161功能表FUNCTIONTABLEInputsOutputsFunctionResetLoadEnablePEnableTClockQ0QlQ2Q3LXXXXLLLLResetto"0”HLXX_rPOPlP2P3PresetDataHHXL_rNochangeNocountHHLX_rNochangeNocountHHHH_rCountupCountHXXX-LNochangeNocountX

8、=don'lcarePO.P1,P2,P3=logiclevelofDatainputsRippleCarry*Out=EnableTQOQIQ2Q332374LS161組成分頻電路-TU.11XLA1012345-3456789111111RF1牛覆6IFfe0.000m20.000m40.000m60.000m80.Mjinniuuwuuiniwiiuinjuiniwuuuwuwifui：jmJrmrLrLTLhJVLrLnJuutrLnJinTTJJ-LJ-Lr_LJ-LJnJ-LnLJLJ:3.2.474L5161組成12進(jìn)制循環(huán)計(jì)數(shù)器U54-LOADC*CLR->CLK

9、10Hz74LS161D3.374LS194時(shí)間控制電路74LS194芯片結(jié)構(gòu)及引腳圖3.3.1ourpUTSPARALLELINPUTSRIGHTSERIALPUTLEFTSERIALINPUTPINDESCRIPTIONPINNoSYMBOLNAMEANDFUNCTION1CLEARAsynchronousResetInput(ActiveLOW)2SRSerialDataInput(ShiftRight)3,4,5,6AtoDParallelDataInput7SLSerialDataInput(ShiftLeft)9,10SO,S1ModeControlInputs11CLOCKClo

10、ckInput(LOWtoHIGHEdge-triggered)15,14,13,12QAtoQDParalleOutputs8GNDGround(0V)16VccPositiveSupplyVoltage33274LS194功能表FunctionTableInputsOutputsClearModeClockSerialParallelQaqbQcQdS1SOLeftRightABCDLXXXXXXXXXLLLLHXXLXXXXXXQaoQboQcoQdoHHHTXXabcdabcdHLHTXHXXXXHQmQenQcnHLHTXLXXXXLQatiQBnQcnHHLTHXXXXXQenQc

11、nQDnHHHLTLXXXXXQbhQcnQDnLHLLXXXXXXXQaoQboQcoQdoHHIGHLevel(steadystate)LLOWLevel(steadystate)X-Don'tCare(anyinput,includingtransitions)TTransitionfromLOW-lo-HIGHlevela.b.c.d«ThelevelofsteadystateinputatinputsA.B.CorD.respectively.Qao*Qbo.Qco.OdoThelevelofOa.Qb<Qc-orQq.respectively,beforet

12、heIndicatedsteadystateinputconditionswereestablished.Qah.Qen.Qca.Qon=ThelevelofQa.Qb-Qc-respectively,beforethemost-recentTtransitionofthedock.時(shí)序圖:_n_rLrLn_n_rLn_rLrLnTLFLnj"Lnnj"Lr33374LS194組成時(shí)間控制電路74LS194D5.0VVCCX1X2X3X42.5VXLAl上名O1二3456:11CI34S67891111111x0.0002.0004.000e.oco四、全局電路設(shè)計(jì)4.1電

13、路功能表CLK時(shí)間/s節(jié)拍QdQSoS1QoQ1q3Sr74LS194動(dòng)作01Hz脈沖B1第拍001010001右移112001011002300101110340010111145第二節(jié)拍010111100左移056010110006701011000780101000082Hz脈沖A9第三節(jié)拍10111111送1清零910110000101010111111111011000012111011111113101100001412101111111510110000由功能表寫出相應(yīng)的邏輯表達(dá)式:So=qSi=Q+Qd74LS194的玩與端：0nA74LS194的CLK端：QA+R+B注意：上

14、面式子中A,B是74LS161分頻電路的A,B輸出端，8,QD是74LS161組成的12進(jìn)制循環(huán)計(jì)數(shù)電路的C、D輸出端4.2基石Multisiml4.0的全局也路仿真五、電路調(diào)試及仿真結(jié)果分析5.1 電路調(diào)試的儀器數(shù)字萬(wàn)用表，直流穩(wěn)壓電源，示波器，函數(shù)信號(hào)發(fā)生器5.2 電路故障及分析5.2.1 彩燈無(wú)法點(diǎn)亮檢查時(shí)基電路有沒(méi)有正確產(chǎn)生相應(yīng)的頻率，元件參數(shù)是否調(diào)制正確：檢查芯片電源是否接通，否則芯片無(wú)法工作C5.2.2 彩燈閃爍功能缺失在調(diào)試中發(fā)現(xiàn)彩燈的左移功能沒(méi)有實(shí)現(xiàn)，經(jīng)過(guò)排查發(fā)現(xiàn)芯片74LS194的Sr和Sl的連接發(fā)生錯(cuò)誤，由74LS194的功能表可以看出要Sl接低電平，Sr接高電平才能實(shí)現(xiàn)右

15、移逐漸點(diǎn)亮彩燈，左移逐漸熄滅彩燈的效果5.2.3 彩燈無(wú)規(guī)律閃爍檢查芯片74LLS194的CLK五五端口是否正確連接上邏輯元件，不然有可能造成時(shí)序上的錯(cuò)亂從而沒(méi)有預(yù)想效果。六、課程設(shè)計(jì)總結(jié)設(shè)計(jì)電路最重要的是思路要清晰，一旦有了自己的思路就應(yīng)該有層次有條理的探索下去，只要堅(jiān)持自己的觀點(diǎn)和判斷，就一定能實(shí)現(xiàn)，即便最后發(fā)現(xiàn)走進(jìn)了死胡同，但是探索設(shè)想與求證的過(guò)程卻是通往另一條道路必不可少的環(huán)節(jié)。在完成這次設(shè)計(jì)的過(guò)程中，我也有參考相關(guān)的設(shè)計(jì)課題，甚至還花了很長(zhǎng)的時(shí)間去弄清楚別人的設(shè)計(jì)，以至于后來(lái)被束縛住，對(duì)自己的設(shè)計(jì)沒(méi)有了頭緒。學(xué)習(xí)吸收別人的長(zhǎng)處是應(yīng)該的，但是不能完全沉浸進(jìn)去，要有自己的思路和觀點(diǎn),并且

16、努力去實(shí)現(xiàn)。在完成設(shè)計(jì)的過(guò)程中自己不斷解決了一個(gè)個(gè)的難題，要通向最后的成功，絕不會(huì)一蹴而就，做事要踏實(shí)，實(shí)事求是，不能好高鷲遠(yuǎn)。在電路接線過(guò)程中，也出現(xiàn)了很多問(wèn)題，問(wèn)題多并不可怕，可怕的是在反復(fù)的受挫中沒(méi)有革新，不能改進(jìn)自己的方法和思路。在連線中遇到了連線后沒(méi)得到想要的結(jié)果。但是在一步一步的查線、查芯片后，終于實(shí)現(xiàn)想要的結(jié)果。通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，我對(duì)電子技術(shù)中的諸多知識(shí)有了更深層次的理解，也初步學(xué)會(huì)了如何將理論知識(shí)有機(jī)地與實(shí)際結(jié)合加以運(yùn)用。這是一次受益匪淺的電子課程設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。七、參考文獻(xiàn)1、康華光主編,電子技術(shù)基礎(chǔ)（第四版）.北京：高等教育出版社，19982、閻石主編.數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)（第四版）.北京：高等教育出版社，19983、童詩(shī)白主編.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)。第2版.北京：高等教育出版社，19984、歐陽(yáng)星明主編.數(shù)字邏輯。第二版。武漢：華中科技大學(xué)出版社，20055、白靜.數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(jì)西安電子科技大學(xué)出版社，2009.6、中文維基百科7、百度文庫(kù)八、元器件清單名稱數(shù)量74LS194芯片174LS161芯片2555芯片174LS32或門174LS04非門174LS00與