电工自主设计实验.doc

姓名 班级 学号 实验日期 节次 教师签字 成绩 一种循环彩灯控制电路的设计1.实验目的培养学生的动手实践能力；通过对彩灯电路的搭建，熟悉并掌握J-K触发器、集成寄存器74LS194、同步集成计数器74LS161的应用；完成彩灯电路的搭建、调试。2.总体设计方案或技术路线(1)目标功能：设置左移按钮A、右移按钮B、复位按钮C，彩灯L0L7，数码管一个，时钟脉冲使用实验箱提供的1Hz方波。按下复位按钮C，八位彩灯全灭，数码管显示数字清零。再按住左移按钮A一段时间，则从彩灯行的右端开始亮起并随时钟脉冲左移，亮起彩灯的个数视按住按钮A的时长而定，松开按钮A后亮起的灯的总个数不变，且在彩灯行中一直环状循环移动。按一下按钮C复位，再按下右移按钮B，变化方式与按下A时对称。数码管显示当次操作所点亮的彩灯个数。(2)技术路线：八位彩灯通过两个74LS194芯片的输出口控制亮灭，因74LS194有移位操作故容易实现流水灯的移动方式。按钮A和B既通过DSL/R控制彩灯亮起，又与时钟脉冲通过与非门处理送入计数器74LS161，再通过集成数码显示管显示出亮起彩灯的个数（08)。三个主要芯片统一使用按钮C进行复位。再将A、B给出的信号接至J-K触发器的J、K端，输出Q与-Q用于控制74LS194的左移/右移，接至S1/S0端。对于未经复位按下A/B键或同时按下A、B键的情况不予考虑。3.实验电路图（见下页）4.仪器设备名称、型号直流稳压电源；电子技术实验箱；VC97万用表；集成寄存器74LS194 (2片)；同步集成计数器74LS161 (1片)；集成J-K触发器74LS112 (1片)；两端输入四与非门74LS00 (12片)；两端输入四或门74LS32 (1片)导线等；（实验电路图）5.理论分析或仿真分析结果电路主要分为两部分：以74LS194为主的彩灯控制部分；以74LS161为主的计数部分。彩灯控制部分：彩灯L0L3分别由74LS194的Q0Q3控制，彩灯L4L7分别由74LS194的Q0Q3控制。将74LS194的右移输入端DSR与74LS194的Q3相连，再将74LS194的左移输入端DSL与74LS194的Q0相连，这样左移和右移时信号都能在芯片间传递，完成两部分彩灯的接续。同理若将DSL与74LS194的Q0相连、DSR与74LS194的Q3相连，则彩灯链闭合，但因DSR、DSL还要与开关电平信号相连，为避免开关电平信号影响彩灯L0与L7，故用或门隔开，使得L7和信号B均能对DSR作用,L0和信号A均能对DSL作用。然后是左移右移操作的控制。此处采用一个J-K触发器，将信号A接入K端，信号B接入J端，输出Q接至两个74LS194的S0端，Q非接至两个74LS194的S1端，SD、RD接高电平，则按下按钮A时两个74LS194均处于左移状态，松开按钮A后仍保持左移状态。按钮B同理。计数部分：将A、B的信号分别和1Hz时钟信号输入与非门1、2，两个输出再输入与非门3，将与非门3的输出接至74LS161的时钟/计数输入端，这样当按钮A或B被按下期间，只要有时钟脉冲到来，计数器对应的显示数字就会加一，同时一个彩灯亮起。最后是复位操作，由于3个主要芯片的复位端均为低电平复位，只需将3个芯片的复位端均接在电平按钮C非上，即可达到按下按钮C就使电路复位的功能。6.详细实验步骤及实验结果数据记录（包括各仪器、仪表量程及内阻的记录）(1)调节实验用直流电源，供电线连接至实验箱，检查实验箱基本功能是否正常。(2)检查导线是否正常导通。(3)将各芯片置于芯片座上，连接各芯片的电源。(4)连接两个74LS194芯片的相关连线，S0、S1暂接至数据开关上，测试移位功能。(5)用或门接入A、B信号与对应的DSL/R,构成环形寄存器。(6)连接74LS138芯片的相关连线，测试计数功能，测试数码管显示功能。(7)连接74LS112芯片的相关连线，将J-K触发器连入电路控制S0、S1。(8)根据设定的目标功能检查电路，测试目标功能是否一一实现。(9)进行实验验收，对实验进行总结。7.实验结论实验成功地实现了预计的功能，包括亮起彩灯个数、方向的控制，彩灯的循环，彩灯亮起个数的计数，以及复位功能。由于时间有限，对于功能实现后操作上的不人性化的部分未能进一步改进。8.实验中出现的问题及解决对策问题一：开始连接寄存器时未使用或门，导致电平信号A、B与输出端L0、L7相互影响。解决对策 ：加入或门(74LS32),将输出端L0、L7与信号端A、B隔开。问题二：数码显示管只显示奇数或只显示偶数。解决对策：经排除法检查，发现161芯片管脚与实验箱插接部分接触不良，调整后解决。问题三：如果在时钟高电平时按下按钮A或B一段时间，计数器记录的个数比实际亮起的灯数多一。解决对策：分析成因，因为寄存器的移位只在时钟信号的上升沿进行，在上升沿过后下降沿未到来时按下按钮，计数器仍收到上升沿信号而计数，所以计数器计数而对应灯不亮，结果计数比实际灯数多一。为规避此种情况，只在时钟处于低电平时按下按钮。9.本次实验的收获和体会、对电路实验室的意见或建议收获：进一步熟悉了J-K触发器、集成寄存器74LS194、同步集成计数器74LS161等芯片的使用方法；锻炼了动手实践能力；培养了在搭建电路过程中的细心与耐心；学会有系统有规划地进行接线，便于输