数电课程设计-节日彩灯

1、数字电路课程设计报告(三)设计题目：节日彩灯课程设计报告(一) 指标要求：(1) 灯的变化要符合人的视觉习惯、体现出节日的快乐气氛，富有变化，具有周期性, 彩灯数量不少于八个；(2) 通过计算确定电路参数，变化的周期、时钟频率等；(3) 能进行启动、暂停、复位控制；(二) 采用设计方法设计大致方案上图所示，本电路由四个部分组成： 时钟发生电路，十进制状态计数器组合电路，译码控制电路，彩灯驱动与显示电路，其工作流程为：时钟发生电路产生时钟脉冲，通过十进制状态计数组合电路实现分频率功能，分频的后的脉冲输入至译码控制电路，彩灯显示电路在译码控制电路的驱动下正确显示当前计数数据。通过控制十进制状态计数

2、电路实现对电路的清零和暂停功能。6（三）电路工作原理分析(1)器件列表：74LS1924片74LS1381片74LS061片数电实验箱1台连线若干(2)芯片介绍：74LS192芯片的功能，如下图:U?15To9P0QOP1QBP2QCP3QDCUTCUCDTCDPLMR326774ALS19274LS194是一个十进制计数芯片，图中PL （15）为置数端，P0（ 15），P1（ 1），P2（ 10），P3（ 9） 分别为计数器输入端，在PL为低电平时，74LS192 通过 P0（ 15），P1（ 1），P2（ 10），P3（9）置入数据。CD（ 4）为减计数端，高电平 有效。在减记数端有效的情

3、况下进行减法计数。 CU （ 5）为加法计数端，高电平有效。在加法记 数端有效的情况下进行加法计数。TCU （ 12）为非同步进位输出端，在加法计数过程出现 进位就会在进位端输出一个负跳变的进位脉冲。U?AY0BY1CY2Y3Y4ElY5E2Y6E3Y71.51413121T10可TCD（ 13）为非同步借位输出端，在减法计数过程出现借位就输出一个负跳变的借位脉冲（12） MR（ 14）为清零信号，Q0（ 3 ），Q1（ 2） Q2（ 6），Q3（ 7 ）为数据输出端。74LS138芯片，如下图:74LS138是一个3-8译码器，它的功能是将具 有特定含义的二进制码进行辨别，并转换成控制信号。

4、它具有 A（ 1 ），B（ 2），C（3） 3个 输入端，2个输出端和三个使能端，在使能输 入端为有效电平时，对应每一组输入代码，只 有其中一个输出端为低电平，其余输出端为高电平。74LS138的真值表如下：74LS138输入输出E3E2E1CBAY0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7XHXXXXHHHHHHHHXXHXXXHHHHHHHHLXXXXXHHHHHHHHHLLLLLLHHHHHHHHLLLLHHLHHHHHHHLLLHLHHLHHHHHHLLLHHHHHLHHHHHLLHLLHHHHLHHHHLLHLHHHHHHLHHHLLHHLHHHHHHLHHLLHHHHHHHHHHL74LS13

5、8译码器真值表74LS06芯片，如下图:74LS08是一个六反向器，在本设计中取其中一个反向器使用。(3)设计思想：根据实验的具体环境， 设计中的时钟脉冲信号电路由数电实验箱集成，本实验取的输出脉冲信号大约在 1KHZ左右，通过四片十进制度计数器的分频，使其输入到译码部分的时 钟频率达到1HZ即每隔离1s输出一个脉冲。计数器组合电路可以采用 4片74LS192十进制 计数器通过计数实现对输入脉冲的分频。在译码部分采用74LS138译码器，74LS138的译码输出端分别接八个彩灯，74LS138的使能部分接在在逻辑控制电路，清零的功能可以通过逻辑控制电路的清零开关使74LS192的各计数清零信，

6、暂停的功能可以利用 74LS08与门功能，让一个输入控制开关与脉冲输入信号相与，当控制开关打到低电平时可以实现屏蔽脉冲输入信号，然后实现暂停的功能。(3 )工作原理分析：具体的电路设计图如下图示:电路设计图1,图中的脉冲信号由数电实验箱提供1KHZ的时钟脉冲，此时的信号频率为1KHZ ,当信号通过u1,在u1的十进制加法分频后从进位输出端输出信号频率变为100HZ，信号进入U2后，u2对其计数，并再次实现十倍分频率。信号通过U2十进制加法分频后从进位输出端输出的信号频率变为10HZ，u3接受此信号进行加法计数，实现分频。信号通过 U3十进制加法分频后从进位输出，输出的脉冲信号次时频率变为 1H

7、Z，u4对其计数。2，在1HZ脉冲的驱动下u4从零开始并每隔1s使其计数值增加1，u4在此不做分频率 功能，而是为74LS138译码器件提供译码控制信号。3，74LS138的八个输出管脚分别连接一个LED灯，当相对应的输入信号与输出端匹配时输出信号为变低电平，LED灯也就会熄灭。4，由于74LS138是一个3-8译码器，而74LS192是一个十进制的加法器件，为了使其LED灯连贯显示，需要对 74LS192做调整使其变为八进制的计数。这就需要利用 74LS192的置数功能。置数端 PO, P1，P2，P3分别接低电平。74LS192的Q4,接 入到74LS06器反向一下然后输入到自己的置数端，

8、即一旦 Q4为高电平，使其反向成低电平输入到置数端，置数端有效后自动置数 0000 ，让 74LS192 重新计数。 也就让 LED 灯重新有规律的闪烁。5， 电路的逻辑控制部分，通过一条总线连接各计数器的清零端，当清零开关（MR ）打到高点平可实现各计数位的同时清零。暂停开关（PAUSE ）打到低电平可以实现屏蔽输入脉冲进入 u1 从而可以实现暂停和继续计数的功能从而使彩灯暂停和继续 闪烁，使能端（ ENABLE ）如果打到高电平彩灯正常工作， （ ENABLE ）打到低电 平让彩灯复位， LED 灯全亮。（四）电路调试情况：实验过程中需要注意的问题如下：（1）做实验之前要检查电路管脚是否有

9、缺损。（2）在需要的 LED 的灯上接入高电平，看是否能点亮来检查 LED 能否正常工作。（3）调整输入脉冲，从数电实验箱子中提供的脉冲是个可调脉冲，尽量调节在 1KHZ 。（4）1KHZ 赫兹的脉冲经过 4 次分频后到 1HZ 后，然后可以看到 LED 每隔 1s 换一个灯 熄灭。（5）不使用的管脚应该尽量使其接高点平，从而保证电路的稳定性。五） 实验结果：1）灯的变化周期性得逐个熄灭，彩灯数为八个；（2） 通过计算确定电路参数的参数有：LED灯变化的间隔为1S, 次变化的周期为 8S、 时钟频率为 1HZ ；（3）当清零开关（MR ）打到高点平可实现各计数位的同时清零。暂停开关（ PAUSE）打 到低电平可以实现屏蔽输入脉冲进入 u1 从而可以实现暂停和继续计时的功能，从