1、1电子技术实验四路彩灯显示电路设计报告2014 级工程学院年级 学院：电气类 1 班专业 班级 ：周文青姓名 ：201430280129学号 ：薛秀云指导老师目录一、 课程设计内容与要求分析 21.1 实验目的 31.2 实验内容 3二、 设计总思路2.1 基本原理.32.2 实验流程图 3三、 模块化设计 3.1 555 时基电路 3.1.1 555 芯片结构及引脚图 33.1.2 555 引脚功能表 .43.1.3 555 构成多谐振荡器 .43.1.4 多谐振荡器参数计算 53.2 74LS161 脉冲分频电路 3.2.1 74LS161 芯片结构及引脚图 53.2.2 74LS161
2、功能表 .63.2.3 74LS161 组成分频电路 63.2.4 74LS161 组成 12 进制循环计数器 63.3 74LS194 时间控制电路3.3.1 74LS194 芯片结构及引脚图 73.3.2 74LS194 功能表 .83.3.3 74LS194 组成时间控制电路 .8四、全局电路设计4.1 电路功能表94.2 基于 Multisim14.0 的全局电路仿真 .10五、电路调试及仿真结果分析5.1 电路调试的仪器.105.2 电路故障及分析5.2.1 彩灯无法点亮 105.2.2 彩灯闪烁功能缺失 115.2.3 彩灯无规律闪烁.11六、课程设计总结 .11七、参考文献 11
3、八、附录：元器件清单 .12一、 课程设计内容与要求分析1.1 实验目的：31、 了解电子电路设计的过程2、 掌握电子线路的调试方法3、 系统掌握时序电路的设计与调试1.2 实验内容：要求开机后彩灯按四个节拍循环工作1、 Q1、Q 2、Q 3、Q 4 依次为 1，相应灯依次亮，间隔为 1 秒2、 Q4、Q 3、Q 2、Q 1 依次为 0，相应灯依次灭，间隔为 1 秒3、 Q1、Q 2、Q 3、Q 4 同时为 1，四灯同时亮，间隔为 0.5 秒4、 Q1、Q 2、Q 3、Q 4 同时为 0，四灯同时灭，间隔为 0.5 秒5、 第（3）和（4）过程重复，共 4 秒。完成一个循环需要 12 秒。二、
4、 设计总思路2.1、基本原理：由实验要求可知该四路彩灯的状态可以合并为 3 个节拍，其中脉冲信号由 555 构成的多谐振荡器产生，3 个节拍 12 秒循环显示可以用 74LS161 思维二进制加计数器控制 或 产生反馈清零的效果；而灯依次亮，依CRLOAD次灭和同时亮同时灭的显示电路可由芯片 74LS194 双向移位寄存器 构成的电路产生，通过控制 和 实现右移、左移和送数，通过控制 控制清零0S1 CR2.2、实验流程图 55多 谐 振 荡 器74LS161分 频 电 路12进 制 循 环 计 算 器74LS194显 示 电 路三、 模块化设计3.1、 555 时基电路3.1.1 555 芯
5、片结构及引脚图43.1.2 555 引脚功能表引脚 名称 功能1 GND（地） 接地，作为低电平（0V）2 TRIG（触发） 当此引脚电压降至 1/3 VCC（或由控制端决定的阈值电压）时输出端给出高电平。3 OUT（输出） 输出高电平（+ VCC）或低电平。4 RST（复位） 当此引脚接高电平时定时器工作，当此引脚接地时芯片复位，输出低电平。5 CTRL（控制） 控制芯片的阈值电压。（当此管脚接空时默认两阈值电压为 1/3 VCC与 2/3 VCC）.6 THR（阈值） 当此引脚电压升至 2/3 VCC（或由控制端决定的阈值电压）时输出端给出低电平。7 DIS（放电） 内接 OC 门，用于给
6、电容放电。8 V+, VCC（供电） 提供高电平并给芯片供电。3.1.3 555 构成多谐振荡器R247021X12.5 V1GNDDISOUTRSTVCCTHRCONTRI1VCC5.0VVCC0.01F2122F2110k2120kKey=A 100 %12 XSC1A BExt Trig+_ + _2k2153.1.4 多谐振荡器参数计算多谐振荡器输出高电平的时间： 1ln(2)ABtRC=+输出低电平的时间： 2l()t振荡周期： 12ln(2)ABTtRC+=+在这个实验中需要用到 1Hz 和 2Hz 的频率源，就选择 4Hz 作为时基电路的产生频率，由可得到频率 和 的关系，这里选
7、择的元件参数是 ， 的1fT=fABRC、 、 =2kAW10kBR电位器，调至 ，电容 .7.2kW2uF=3.2 74LS161 脉冲分频电路3.2.1 74LS161 芯片结构及引脚图63.2.2 74LS161 功能表3.2.3 74LS161 组成分频电路U274LS161DQA 14QB 13QC 12QD 11RCO 15A3 B4C5 D6ENP7 ENT10LOAD9 CLR1CLK21VCC5.0VVCCU51000Hz 1XLA1C Q T1F1234567891011121314151617 18 193.2.4 74LS161 组成 12 进制循环计数器7U274LS
8、161DQA 14QB 13QC 12QD 11RCO 15A3 B4C5 D6ENP7 ENT10LOAD9 CLR1CLK21VCC5.0VVCCU510Hz 11A1B1C1D1Y1Y1A2Y2A3.3 74LS194 时间控制电路3.3.1 74LS194 芯片结构及引脚图83.3.2 74LS194 功能表时序图：3.3.3 74LS194 组成时间控制电路9U674LS194DA3 B4C5 D6SL7QA 15QB 14QC 13QD 12SR2CLR1S09 S110CLK11VCC5.0VVCCU71Hz 1X12.5 V1X22.5 V1X32.5 V1X42.5 V1XL
9、A1C Q T1F1234567891011121314151617 18 191四、 全局电路设计4.1 电路功能表CLK时间节拍 DQC0S10Q123QRSL74LS194动作0 1 0 0 1 0 1 0 0 01 2 0 0 1 0 1 1 0 02 3 0 0 1 0 1 1 1 03 4第一节拍0 0 1 0 1 1 1 11 右移 14 5 0 1 0 1 1 1 1 05 6 0 1 0 1 1 0 0 06 7 0 1 0 1 1 0 0 07脉冲B8第二节拍0 1 0 1 0 0 0 00 左移 08 1 0 1 1 1 1 1 1991 0 1 1 0 0 0 010
10、1 0 1 1 1 1 1 111101 0 1 1 0 0 0 012 1 1 1 11311 0 0 0 014 1 1 1 115 脉冲A12第三节拍 0 0 0 0送清零由功能表写出相应的逻辑表达式：100CSQ=1D+74LS194 的 端：LRDAQ+74LS194 的 端：CK()B注意：上面式子中 A，B 是 74LS161 分频电路的 A,B 输出端， , 是 74LS161 组成CQD的 12 进制循环计数电路的 C、D 输出端4.2 基于 Multisim14.0 的全局电路仿真U274LS161DQA 14QB 13QC 12QD 11RCO 15A3 B4C5 D6E
11、NP7 ENT10LOAD9 CLR1CLK21VCC5.0VVCC U474LS194DA3 B4C5 D6SL7QA 15QB 14QC 13QD 12SR2CLR1S09 S110CLK11VCC1U574LS161DQA 14QB 13QC 12QD 11RCO 15A3 B4C5 D6ENP7 ENT10LOAD9 CLR1CLK2GNDDISOUTRSTVCCTHRCONTRI10.01F2122F2120kKey=A36 %122k21555时 基 电 路74LS161分 频 电 路S0 S1方 便 调 试12进 制 循 环 计 数彩 灯 显 示 电 路五、电路调试及仿真结果分析
12、5.1 电路调试的仪器数字万用表 ，直流稳压电源， 示波器， 函数信号发生器5.2 电路故障及分析5.2.1 彩灯无法点亮 检查时基电路有没有正确产生相应的频率，元件参数是否调制正确；检查芯片电源是否接通，否则芯片无法工作。115.2.2 彩灯闪烁功能缺失在调试中发现彩灯的左移功能没有实现，经过排查发现芯片 74LS194 的 RS和 的连接发生错误，由 74LS194 的功能表可以看出要 接低电平， 接高LS LS电平才能实现右移逐渐点亮彩灯，左移逐渐熄灭彩灯的效果 5.2.3 彩灯无规律闪烁 检查芯片 74LLS194 的 端口是否正确连接上逻辑元件，不然有CLKR、可能造成时序上的错乱从
13、而没有预想效果。六、课程设计总结设计电路最重要的是思路要清晰，一旦有了自己的思路就应该有层次有条理的探索下去，只要坚持自己的观点和判断，就一定能实现，即便最后发现走进了死胡同，但是探索设想与求证的过程却是通往另一条道路必不可少的环节。在完成这次设计的过程中，我也有参考相关的设计课题，甚至还花了很长的时间去弄清楚别人的设计，以至于后来被束缚住，对自己的设计没有了头绪。学习吸收别人的长处是应该的，但是不能完全沉浸进去，要有自己的思路和观点，并且努力去实现。在完成设计的过程中自己不断解决了一个个的难题，要通向最后的成功，绝不会一蹴而就，做事要踏实，实事求是，不能好高骛远。在电路接线过程中，也出现了很
14、多问题，问题多并不可怕，可怕的是在反复的受挫中没有革新，不能改进自己的方法和思路。在连线中遇到了连线后没得到想要的结果。但是在一步一步的查线、查芯片后，终于实现想要的结果。通过这次课程设计，我对电子技术中的诸多知识有了更深层次的理解，也初步学会了如何将理论知识有机地与实际结合加以运用。这是一次受益匪浅的电子课程设计实验。七、参考文献1、康华光主编.电子技术基础（第四版）.北京：高等教育出版社，19982、阎石主编.数字电子技术基础（第四版）.北京：高等教育出版社，19983、童诗白主编.模拟电子技术基础。第 2 版.北京：高等教育出版社，19984、欧阳星明主编.数字逻辑。第二版。武汉：华中科技大学出版社，2005125、白静.数字电路与逻辑设计 西安电子科技大学出版社，2009. 6、中文维基百科7、百度文库八、元器件清单名称 数量74LS194 芯片 174LS161 芯片 2555 芯片 174LS32 或门 174LS04 非门 174LS00 与非门 174LS08 与门 1电阻 若干电容 若干LED 灯 4芯片引脚图：74LS32:74LS04:1374LS00：74LS08：74LS194：74LS161：555：
