流水灯课程设计.docx
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流水灯课程设计
流水灯课程设计
“比较完美
“
课程设计任务书
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摘要
电子技术实验是一门重要的实践性技术基础课程。
开设本课程的目的在于使学生理论联系实际，在老师的指导下完成大纲规定的实验任务。
通过实验熟悉电工.电子技术的应用中常用的设备和电子器件，熟悉常用仪器的使用方法，掌握正确记录.处理实验数据、绘制曲线、分析实验结果的方法，从而开发学生分析问题或解决问题的能力，培养学生具有严谨的工作作风，实事求是的科学态度，刻苦钻研、勇于探索和创新的开拓精神以及遵守纪律、团结协作和爱护公物的优良品质，为今后从事专业科研工作和工程技术工作打下良好的基础。
流水灯是一串按一定的规律像流水一样连续闪亮。
流水灯控制是可编程控制器的一个应用，其控制思想在工业控制技术领域也同样适用。
流水灯控制可用多种方法实现，但对现代可编程控制器而言，利用移位寄存器实现最为便利。
通常用左移寄存器实现灯的单方向移动；用双向移位寄存器实现灯的双向移动。
要求红黄绿三种颜色的灯在时钟信号作用下按以下规律转换状态。
电路启动后，要求红黄绿三种颜色的灯在脉冲作用下顺序，循环点亮。
红黄绿灯每次亮的时间分别为5秒，5秒，10秒。
关键词：
流水灯74LS161计数器74LS194移位寄存器CC7555定时器自启动红黄绿三种颜色的灯在脉冲作用下顺序，循环点亮。
红黄绿灯每次亮的时间分别为5秒，5秒，10秒。
1概述………………………………………………………………………………2
1.1主要功能………………………………………………………………………2
2总体方案设计……………………………………………………………………2
2.1设计要点………………………………………………………………………2
2.2功能图………………………………………………………………….….…2
3单元模块设计……………………………………………………………………3
3.1单位脉冲电路设计…………………………………………………………3
3.25s为单位脉冲电路设计……………………………………………………4
3.3移位寄存电路设计…………………………………………………………5
4电路参数设置和元件选择………………………………………………………6
4．1电路参数的设置…………………………………………………………6
4．2元件清单…………………………………………………………………6
5主要芯片介绍
5．CC7555定时器………………………………………………………………6
5．74LS161计数器………………………………………………………………7
5．74LS194移位寄存器………………………………………………………8
6流水灯电路图……………………………………………………………………10
7.心得体会…………………………………………………………………………11
8.参考文献…………………………………………………………………………11
10附录……………………………………………………………………………11
1概述
1.1设计主要功能：
要求电路开启后，红黄绿三种颜色的灯在时钟信号作用下按以下规律转换状态。
电路启动后，要求红黄绿三种颜色的灯在脉冲作用下顺序，循环点亮。
红黄绿灯每次亮的时间分别为5秒，5秒，10秒。
2系统总体方案设计
2.1设计要点：
流水灯的总体框架图如下图所示，其工作过程是：
接通电源时，555占空比可调振荡器产生1s单位的脉冲，脉冲送到下一个模块74LS161计数器，目的实现模5计数器，达到每五秒生成一个脉冲输向下一个芯片74LS194移位计数器。
进而红黄绿三灯在脉冲的作用下依次点亮，并实现循环，完成实验要求。
2.2功能启动图………
开启电路
555占空比可调振荡器
74LS161计数器
74LS194移位计数器
红黄绿三灯实现循环
3单元模块设计
单位脉冲设计电路
工作原理：
先用555定时器用来生成1s标准单位cp脉冲，把脉冲给计数器74LS161，通过74LS161形成模5加法计数器，再将74LS161输出信号供给74LS194，74LS194移位寄存器输入端置位1000，Q0接红灯，Q1接黄灯并把Q2和Q3接一个异或门再连到一个绿灯，把74LS194接成环形计数器。
就能实现基本电路要求。
1.占空比可调振荡器
把它接成占空比可调振荡器
VCC=,RA=714,RB=714,C=1uf
实现单位1s的脉冲cp，将它输出的脉冲加到74LS161的cp端
2.5s为单位的脉冲设计电路
74LS161
目的实现模5计数器，达到每五秒生成一个脉冲输向下一个芯片
实现模5计数器，用它的后五个状态，把D0D1D2D3预置到1011端，OC与通过非门于LD相连，CO端输出到下一个芯片74LS194的cp端。
3.移位寄存设计电路
74LS194
目的：
用其输出端对三个彩灯分别进行循环循环控制
把CR接高电平，SR接到Q3端，实现环形计数器，D0D1D2D3预置1000，SL置空,Q0接红灯Q1接黄灯Q2和Q3通过一个或非门接一个绿灯，CP接上一个芯片来的脉冲，要实现开启电路时红灯亮，还要向电路送数，Q0Q1Q2Q3通过同或门接到S1端，S0接高电平，当开启电源时，Q0Q1Q2Q3通过同或门向S1端输入高电平，达到S1S0都为高电平，这样就像芯片送数1000，红灯亮，这是Q0Q1Q2Q3通过同或门向S1送低电平，这时芯片就会1000→0100→0010→0001→1000→0100→0010→0001实行循环，这样三个灯就会在5s为单位的脉冲控制下依次点亮并循环。
4电路参数设置和元件介绍
4.1电路参数的设置
电阻设置情况和器件的设置都跟原器件提供一致。
4.2 元件清单
电子元件清单
序号
名称
规格
数量
单位
1
555占空比可调震荡器
CC7555
1
个
2
计数器
74LS161
1
个
3
移位寄存器
74LS194
1
个
4
异或门
74LS86
1
个
5
同或门
HCC4077B
3
个
6
红。
黄。
绿灯
LED
3
个
7
与门
AND
2
个
8
与非门
NAND
1
个
9
电阻
RES2
2
个
10
二极管
DIODE
2
个
11
电容
CAP
2
个
12
与非门
NAND
2
个
5 .主要芯片介绍
1.555定时器
其工作原理：
它含有两个电压比较器，一个基本RS触发器，一个放电开关T，比较器的参考电压由三只5KΩ的电阻器构成分压，它们分别使高电平比较器C1同相比较端和低电平比较器C2的反相输入端的参考电平为
和
。
C1和C2的输出端控制RS触发器状态和放电管开关状态。
当输入信号输入并超过
时，触发器复位，555的输出端3脚输出低电平，同时放电，开关管导通；当输入信号自2脚输入并低于
时，触发器置位，555的3脚输出高电平，同时放电，开关管截止。
是复位端，当其为0时，555输出低电平。
平时该端开路或接
。
Vco是控制电压端（5脚），平时输出
作为比较器A1的参考电平，当5脚外接一个输入电压，即改变了比较器的参考电平，从而实现对输出的另一种控制，在不接外加电压时，通常接一个0.01
的电容器到地，起滤波作用，以消除外来的干扰，以确保参考电平的稳定。
T为放电管，当T导通时，将给接于脚7的电容器提供低阻放电电路.
555电路的引脚功能
触发
阈值
复位
IS
放电端
输出
>
H
导通
L
H
原状态
×
H
截止
H
×
×
L
导通
L
2.74LS161
构成16以内的任意进制加法计数器：
用S0，S1，S2…，SM…SN表示输入0，1，2，…，N个计数脉冲CP时计数器的状态。
SM可以为S0，但需小于SN。
对于异步置数：
在输入第N个计数脉冲CP后，通过控制电路，利用状态SN产生一个有效置数信号，送给异步置数端，使计数器立刻返回到初始的预置数状态SM，即实现了SM～SN-1计数。
对于同步置数：
在输入第N－1个计数脉冲CP时，利用状态SN-1产生一个有效置数信号，送给同步置数控制端，等到输入第N个计数脉冲CP时，计数器返回到初始的预置数状态SM，从而实现SM～SN-1计数。
3.74LS194
74LS194是四位通用移存器，具有左移、右移、并行置数、保持、清除等多种功能，其内部结构与逻辑符号分别如图7-19（a）、（b）所示，功能表如表7-16所示。
74LS194各引出端功能如下：
D0~D3:
并行数码输入端。
Cr:
异步清0端，低电平有效。
SR、SL：
右移、左移串行数码输入端。
S1、S0：
工作方式控制端。
从其功能表和图7-19（c）时序图可以看出，只要Cr=0，移存器无条件清0。
只有当Cr=1，CP上升沿到达时，电路才可能按S1S0设置的方式执行移位或置数操作：
S1S0=11为并行置数，S1S0=01为右移，S1S0=10为左移，时钟无效或虽然时钟有效，但S1S0=00则电路保持原态。
6流水灯电路图
7.心得体会
通过对本课件的制作，清楚地看到了自己的知识薄弱的方面，各个知识点没有联会贯穿，有些芯片的掌握不够准确。
在做此课件的过程中，充分体会到了实际操作的重要性。
如果没有同学的指点，可能自己会在一些地方打转弯，浪费掉很多时间。
通过这次课程设计，可以很好的把各个章节的模块融合到一起，对以后的学习，设计很有帮助。
8．参考文献
《数字电子技术》江晓西安电子科技大学出版社
《数字电路与逻辑设计》曹国清江苏徐州中国矿业大学
9.附录
本实验设计方法只是众多方法中的一种，比如计数器可以用74LS190，74LS169D等，如果以后学到单片机时也可以用单片机完成。
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