电子技术课程设计报告-彩灯

电子技术课程设计报告

学院：测控技术及通信工程学院 专业班级：通信09-4班 学生姓名：詹晨祎 指导教师：张凯利

完成时间： 2011年7月10日 成绩：

评阅意见： 评阅教师日期 彩灯控制电路设计报告

一. 设计要求

1、分析所给电路功能；

2、完成振荡电路及分频电路的设计； 3、连接整体电路，测试分析实验结果。

二.设计的作用、目的

1、掌握计数器，移位存储器电路的原理及应用； 2、掌握比较其后译码器电路的应用方法； 3、掌握集成芯片电路的应用方法。

三.设计的具体实现

1． 系统概述

可编程彩灯电路是将传统的四个分离的时序电路移位寄存器，计数器（分频器）、555定时电路和组合电路综合为一个完整的设计型的时序、组合电路。实验总体框图如下：

LED显示电路分频电路移位电路编码电路频率产生电路 555译码电路这个电路可以实现的功能是驱动发光二极管显示电路的各路发光二极管，让它按照一定的规律点亮，从而实现彩灯的功能。

总电路图为：

2．单元电路设计(或仿真)与分析

彩灯的循环主要通过对移位寄存器74LS194的控制来实现。移位寄存器

需要有时钟输入，该时钟由NE555产生的震荡电路经过计数器74LS161的分频来实现。

可编程体现在：可以通过编码电路编入不同的码，使得移位的循环位数不同。 电路的基本功能为8灯—1灯的逐个点亮。该循环实现的核心是重新置位。例如，要实现五灯循环，则送数时将0电平信号送到3（通过编码译码实现），从第三个灯开始点亮，0电平移位置第八个灯时，重新置位，此时0电平信号又送到3，重新开始移位，从而实现五灯循环。

我们设计的拓展功能为8灯可逆循环，这个功能通过用D触发器74LS74对时钟信号进行16分频来实现。通过开关可以实现基本功能与拓展功能之间的切换。

(1)振荡电路的选用：

74LS14反相器接电阻点用形成振荡，也可选用多谐振荡器来震荡 (2)分频器的选用：

分频器可以用触发器74LS74或者用计数器。由于一个D触发器只能实现2分频，用一个74芯片（四个触发器）实现16分频的连线比较复杂。为减少导线数量，我们采用计数器74LS161。

但在实现扩展功能时，自动控制信号的翻转要与时钟在那一刻的翻转同步。74芯片为上升沿触发，而161为下降沿触发。我们采用74LS74实现对时钟的16分频。

(3)移位寄存器的选用： 选用74LS138来实现功能

计数器分频电路

74LS161管脚图

74LS161功能表

74LS161可以实现很多功能：

1、异步清零当引线RD为低电平时，计数器的输出端全部被复位为0，计数器的输出呈现“0000”状态，RD为异步复位端，它与其它输入信号均无关。

2、同步预置：引线LD在不同电平下引入不同的工作方式MI，M2。当LD为低电平时，处于工作方式M1，即置数的工作方式，当时钟有效时在数据输入端A，B，C，D输入外加的数据到触发器输出端，此时输出端反映输入数据的状态。

3、计数：当LD=1时，计数器出于工作方式M2的状态，ET，EP为两个关联与控制端。当LD=1且ET=1，EP=1时计数器执行加1功能，此时计数脉冲由CP送入，电路状态按自然二进制码转换，QD为最高位，QA为最地位，当CP脉冲出现上升沿时，触发器反转，当ET有效且出于计数“1111”时，输出端CO引线输出高电平。

4、保持功能：当RD=LD=1时，只要ET，EP中有一个为零时，无论CP段有无技术脉冲，各触发器均出于保持状态。

74ls138引脚图

4HC138管脚图:74LS138 为3 线－8 线译码器，共有 54/74S138和 54/74LS138 两种线路结构型式，其工作原理如下：

当一个选通端（G1）为高电平，另两个选通端（/(G2A)和/(G2B)）为

低电平时，可将地址端（A、B、C）的二进制编码在一个对应的输出端以低 电平译出，利用 G1、/(G2A)和/(G2B)可级联扩展成 24 线译码器；若外接一个反，相器还可级联扩展成 32 线译码器。若将选通端中的一个作为数据输入端时，74LS138还可作数据分配器

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3线-8线译码器74LS138的功能表

Multisim仿真电路:

3．电路的安装与调试

基本功能：通过编程实现一灯常亮、两灯——八灯循环。 拓展功能：八灯可逆循环，通过编程可调节方向变化的点。

调试过程：第一次测试时，基本功能无法实现，所有灯都不亮，检查发现少焊了一部分线，寄存器根本没有信号输入。解决方案：将缺少的线连上。

第二次测试，只有前四个灯可以实现循环，后四个灯无法正常工作。经检查发现，第二块138的一个管脚歪了没有插进去。解决方案：调整好管脚重新插入。

第三次测试，基本功能已经实现。但是扩展功能无法实现，循环依然是单向的。经检查发现，14芯片的连接有误，使能端电平接反了导致触发器没有工作。解决方案：重新连接74LS14.

第四次测试：功能全部实现。

八．设计过程的体会与创新点：

这个实验融入了更多的智力因素，需要自己设计并选择方案。因此设计电路耗费了很多时间。而且开始因为对老师的要求不是很了解，走了一段弯路，又临时更改了方案。这是一个教训，因此在焊第三块板子的时候千万要注意老师的求。

由于不同颜色的LED灯要串接的电阻不同。因此我们先通过计算在实验箱上仿真，确定串接的阻值，保证三种颜色的灯亮度相近。

由于方案的临时更改，我们只好一边焊一边继续设计电路。焊震荡分频和编码译码的时候，还在设计寄存器部分的控制电路，从而节省时间。

调试的过程也是一波三折，最开始没有灯亮的时候特别的揪心。但是总结上大学以来做实验的经验：出了问题千万要冷静。只要原理很清楚，冷静就有调试和解决问题的办法。因此我们通过用万用表测电平的方法排查问题并一一解决。当最后所有功能都出来的时候，非常有成就感。

创新点：

拓展功能，通过将时钟分频实现自动控制。

四．心得体会、存在问题和进一步的改进意见等

在仿真实验过程中有很多器件不知道在哪里能找到，所以要学会运用搜索功能在，按照老师的仿真器件名称去搜索会省去很多时间，在电路连接过程中有些问题是意想不到的，比如说连接线的内部断路，插口没有插紧，LED灯接反，总之需要细心检查，分级连接才可以保证电路顺利亮灯。

五．附录

74LS14 74LS161 74LS138 LED 电阻 电容 导线 1块 1块 2块 8个 2个 1个 若干 六．参考文献

参考文献的格式如下：

序号·作者名·书刊名·出版杜·出版时间(刊号)·（小四号宋体）

1 闫石 数字电子技术基础 高等教育出版社 2010 2 童诗白 模拟电子技术基础 高等教育出版社 2010

附录1： 74LS14芯片 逻辑图：

功能表：

74LS138

用与非门组成的3线-8线译码器74LS138

功能表

74LS161

输入 CR CP 0 1 1 1 1 Ф ↑ ↑ ↑ ↑ LD EP Ф 0 1 1 1 Ф Ф 0 Ф 1 ET 输出 D3 D2 Ф c Ф Ф Ф D1 Ф b Ф Ф Ф D0 Ф a Ф Ф Ф Q3 0 d Q3 Q3 Q2 0 c Q2 Q2 Q1 0 b Q1 Q1 Q0 0 a Q0 Q0 Ф Ф Ф 0 1 Ф d Ф Ф Ф 状态码加1