數(shù)電大作業(yè)任務(wù)流水燈

1、綜合設(shè)計(jì)題流水燈1. 總體思路8位流水燈始終是一亮七暗的，根據(jù)這個(gè)特點(diǎn)可以考慮采用74LS138譯碼器的輸出來(lái)實(shí)現(xiàn)流水燈的循環(huán)電路。同時(shí)，還可以用74LS161四位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器來(lái)控制74LS138的輸入端，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)燈亮滅的控制2. 使用元件555定時(shí)器，七段數(shù)3 8譯碼器74LS138，四位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器74LS161，碼管譯碼器驅(qū)動(dòng)器 4511芯片，數(shù)碼管,電容，電阻，非門若干。3. 電路原理框圖4.元器件在本電路中的主要功能1555定時(shí)器555定時(shí)器在本電路中的作用主要是產(chǎn)生占空比可調(diào)的矩形脈沖從而可以改變燈亮?xí)r間， 而且它的振蕩周期為T=0.7 (?+2 ?) C。此處C=0.1uF.由

2、電路參數(shù)可知，當(dāng)R1為10k Q時(shí)，燈亮?xí)r間為0.0014s.它的功能主要由兩個(gè)比較器決定。兩個(gè)比較器的輸出電壓控制 RS觸發(fā)器和放電管的狀態(tài)。在電源與地之間加上電壓，當(dāng)5腳懸空時(shí)，則電壓比較器 Ci的同相輸入端的電壓為 2VCC13 ,C2的反相輸入端的電壓為 VCC /3。若觸發(fā)輸入端TR的電壓小于VCC /3，則比較器C2的輸出為0，可使RS觸發(fā)器置1,使輸出端OUT=1。如果閾值輸入端 TH的電壓大于2VCC/3，同時(shí)TR端的電壓大于VCC /3，則C1的輸出為0 ,C2的輸出為1，可將RS觸發(fā)器置0，使輸出為0電平。電路圖如下:VCCA%C1C20.1pF1 IIMJ'H 7

3、伽Hi環(huán)QKey=Aj0 nii|iF&55_VI0 74LS161計(jì)數(shù)器74LS161計(jì)數(shù)器在本電路中的作用是產(chǎn)生000-111 脈沖控制74LS138的A2A1A0，依次選通丫0-丫7。產(chǎn)生脈沖序列也可以用 74LS191是四位二進(jìn)制同步加/減計(jì)數(shù)器，與74LS161相比，它能夠?qū)崿F(xiàn)減計(jì)數(shù), 此處只需要求產(chǎn)生脈沖序列，而且 74LS161是常用的計(jì)數(shù)器，所以選擇74LS161產(chǎn)生脈沖序列。所以采用反饋置數(shù)法，產(chǎn)生000-111脈沖序號(hào),時(shí)鐘脈沖外部接入，原理圖如下圖所示IRrUAL 74LS161D.h.ih卜h .B SB'rfTDr,.劭:？-RCC-HHH、【&quo

4、t;G再C - 1 1- Ad -U11 ：.1V0nT-OlTCI i17 TTVCC 5V ；（34LS138譯碼器74LS138譯碼器在本電路中的作用主要是選通指示燈發(fā)光。它的輸出端為一個(gè)低電平，經(jīng)過(guò)取反之后可以得到一個(gè)高電平， 從而控制燈的亮滅。它的工作 原理是：當(dāng)一個(gè)選通端（E1）為咼電平，另兩個(gè)選通端 E2和E3為低電平時(shí),可將地址端（Ao、Ai、A2）的二進(jìn)制編碼在丫0至丫7對(duì)應(yīng)的輸出端以低電平譯出。舉例說(shuō)明：如果A2AiAo=OO1 ,那么丫1輸出0，其余輸出1，經(jīng)過(guò)取反之后？?為1，其余為0，因此只剩下與？?相連的指示燈亮，其余燈不亮。因?yàn)橐刂瓢宋恢甘緹粞h(huán)點(diǎn)亮，則需要一系

5、列脈沖序列，使得A2A1Ao電平發(fā)生變化。即依次選通丫0-丫7,脈沖從000-111。咖U3AS；U27斗LSI38H4常or：rO_orH>O 把E嚴(yán)k'o74 程;HJ4A2 SU3BX2X374LS04NV o 04N2.5 Vr"I*X4X5X6X7(0511芯片驅(qū)動(dòng)器4511芯片驅(qū)動(dòng)器是一種常用的七段數(shù)碼管譯碼器驅(qū)動(dòng)器，使輸入的二進(jìn)制數(shù)在數(shù)碼管上以十進(jìn)制數(shù)顯示,主要驅(qū)動(dòng)共陰數(shù)碼管，其引腳圖如下圖所示。VDAOAUHtlDCOCIID019EKLFOOCT73-1CMJII 妙匸13nTT 邁 7"niI 1在本電路中的作用主要是顯示目前是幾號(hào)燈亮，

6、便于觀測(cè)。其原理圖如下:共陰Ik Jk Jk【！ IL丄J'4Q-0ii n匚采用4511七段顯示譯碼器，顯示第幾個(gè)燈在閃爍，信號(hào)從A0A1A2A3輸入,a,b,c,d,e,f,g,分別接數(shù)碼管的ABCDEFG，連接數(shù)碼管和4511還需要限流電阻220數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)電路如下U65.整體電路仿真及結(jié)果分析用邏輯分析儀對(duì)譯碼器輸出端進(jìn)行高低電平顯示，得到以下結(jié)果:27 000m 33 000m時(shí)間砂39.QKm45 OOOrn1617佃Isk'JNI 二 j23Y0-Y7輸出波形如上圖所示，由于丫0-丫7高低電平的變化，所以指示燈會(huì)閃爍變化，但必須脈沖頻率最好在 1KHZ以下，以便人眼

7、能夠識(shí)別，計(jì)數(shù)器產(chǎn)生000-111脈沖輸入74LS138的輸入端，實(shí)現(xiàn)丫0-丫7的 選通，從而實(shí)現(xiàn)上述功能，每個(gè)燈亮的時(shí)間為0.014s。6.不同的思路的流水燈電路因?yàn)榱魉疅裘看沃挥幸粋€(gè)燈亮，且亮燈的方向是逐步移動(dòng)有規(guī)律的。所以還可以考慮用74LS194移位寄存器來(lái)實(shí)現(xiàn)，每個(gè)燈亮的時(shí)間為1s。電路圖如下:示波器圖形如下:.交通燈控制器本電路設(shè)計(jì)一個(gè)十字路口交通燈控制電路， 東西方向車道和南北方向車道兩條交叉掉路上的車輛交替運(yùn)行，每次通行的時(shí)間設(shè)置為24秒。在綠燈轉(zhuǎn)為紅燈時(shí)，要求黃燈先亮4秒鐘，才能變換運(yùn)行車道?？捎?LED模擬交通燈。用倒計(jì)時(shí)時(shí)顯示每個(gè)狀態(tài)的時(shí)間。1. 總體思路電路有四個(gè)狀態(tài)：

8、東西綠南北紅 -東西黃南北紅-東西紅南北綠 - 東西紅南北黃，一共有四個(gè)狀態(tài)循環(huán)，所以可以先用一個(gè)模4計(jì)數(shù)器來(lái)轉(zhuǎn)換 這四個(gè)狀態(tài)。2. 使用元件十進(jìn)制加減計(jì)數(shù)器76LS190，四位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器74LS163，2 4譯碼器74LS139，數(shù)碼管若干，少量的或非門，與非門和非門電路。3. 各個(gè)單元電路的功能與分析（Q4LS163四位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器U1Ilk1(1養(yǎng)GND這里采用74LS163構(gòu)成模4計(jì)數(shù)器，狀態(tài)由00 T 01 - 10 - 11循環(huán)。L1 （東西綠）：當(dāng)00時(shí)亮，其他狀態(tài)時(shí)不亮。L2 （東西黃）：當(dāng)01時(shí)亮，其他狀態(tài)時(shí)不亮。CAVOY2Y3H斗XHHHHLLLLHHHULHHLHHL

9、LHHLFILHHHHL皿高電平L二值電干冶任官L3（東西紅）：當(dāng)10、11時(shí)亮，00、01時(shí)不亮。L4（南北綠）：當(dāng)10時(shí)亮，其他狀態(tài)時(shí)不亮。L5（南北黃）：當(dāng)11時(shí)亮，其他狀態(tài)時(shí)不亮。L6（南北紅）：當(dāng)00、01時(shí)亮，10、11時(shí)不亮。電路可以這樣實(shí)現(xiàn):其中，74LS139是2-4譯碼器，它的功能表如下:L5。所以，Y0Y4 口接上非門后可以控制 L1、L2、L4、L3=B，L6= B，所以將L3直接連在1B端，將1A端加非門與L6相連。通過(guò)這樣的連接便可以實(shí)現(xiàn)這四個(gè)狀態(tài)的循環(huán)。（2）4LS190十進(jìn)制加減計(jì)數(shù)器由于要實(shí)現(xiàn)倒計(jì)時(shí)顯示，所以可以采用兩片74LS190，該芯片是十進(jìn)制加減法計(jì)數(shù)

10、器。通過(guò)網(wǎng)絡(luò)找出一下功能表。« 人«出LD CTUI DCPD 必2 dqT gT gT 才0X X天必必矗100t X X X X加法計(jì)數(shù)101t X X X X減法計(jì)數(shù)11XJX X X X 乂保持耳步并行S數(shù)由于要實(shí)現(xiàn)倒計(jì)時(shí)，所以U/D端輸入高電平，此時(shí)計(jì)數(shù)器進(jìn)行減計(jì)數(shù)。用兩片74LS190，通過(guò)RC端進(jìn)行異步級(jí)聯(lián),由于紅燈28秒，黃燈4秒，綠燈24秒，所以各狀態(tài)及持續(xù)時(shí)間如下:狀態(tài)1 :東西綠南北紅(00)： 24 秒狀態(tài)2 :東西黃南北紅(01)： 4 秒狀態(tài)3 :東西紅南北綠(10)： 24 秒狀態(tài)4 :東西紅南北黃(11): 4 秒當(dāng)狀態(tài)轉(zhuǎn)變時(shí)，給計(jì)數(shù)器置數(shù)即

11、可。兩片計(jì)數(shù)器一個(gè)作為十位，一個(gè)作為個(gè) 位“24”相當(dāng)于給計(jì)數(shù)器置0010 0100，“4”相當(dāng)于給計(jì)數(shù)器置0000 0100 。電路連接如下:匚 TiTfl-.-.二小.J .W m .gm 二:”-. Mb前 900U11£>T七GNDrr/ 1r：o>-富左t：*©孑心 7*1窯耳 SODU9AEl>-:"L：S噸:當(dāng)QAQD全為0的時(shí)候，Rc端輸出0，兩個(gè)計(jì)數(shù)器的Rc端連在一個(gè)或非門上，當(dāng)為全0時(shí)，或非門輸入1，將這個(gè)輸出連接到74LS163的時(shí)鐘端，即倒計(jì)時(shí)到0000 0000時(shí)，立即轉(zhuǎn)化狀態(tài)，并且通過(guò)一個(gè)非門使兩片74LS190立即置數(shù)，轉(zhuǎn)入下一個(gè)轉(zhuǎn)態(tài)的倒計(jì)時(shí)。g電路的顯示部分:.:;:;7+t；3O：*P :5