八位流水灯设计.doc

西安欧亚学院信息工程学院2015 /2016学年 第一学期课程设计报告课程名称： 数字电子技术 班 级 学 号: 统本通信1302 学 生 姓 名: 洪志龙 完 成 时 间: 2015.12 目录1.设计目的任务及要求11.1电路要求11.2报告要求12.题目分析13.方案选择14.原理框图15.主要元器件介绍25.1 74LS13825.2 74LS16125.3 555定时器36.电路设计36.1 74LS138译码电路36.2 555脉冲序列设计46.3 矩形波发生器57.电路仿真及结果分析57.1 电路仿真57.2 仿真结果分析58总结69. 参考文献7数字电子技术课程设计1.设计目的任务及要求通过本次课程设计和电路装调实践，验证所学专业理论，加深概念理解，培养和提高学生的综合应用能力和团队合作能力。采用实验室所有的芯片，做出可实现8位流水灯循环点亮的电路。1.1电路要求(1) 熟悉器件功能、管脚及应用参数。(2) 熟悉电路结构、原理及工作特性。(3) 掌握电路的静态测试方法，包括：电路所用原件测试和芯片的测试。(4) 动态测试：用发光二极管测试输出结果。(5) 故障分析、定位及排查。1.2报告要求(1) 画出完整的电路图，简述工作原理及涉及的核心知识点。(2) 调整电路前进行电路特性仿真、得出电路仿真图形。(3) 测试结果并记录。(4) 总结本次课程设计的收获、体会2.题目分析74LS138为3-8线译码器，它的工作原理是：当一个选通端（E1）为高电平，另两个选通端E2和E3为低电平时，可将地址端（A0、A1、A2）的二进制编码在Y0至Y7对应的输出端以低电平译出。举例说明：如果A2A1A0=001，那么Y1输出0，其余输出1，发光二极管阴极接Y0-Y7，阳极接VCC，接上限流电阻，则Y1端发光二极管发光。课题要求设计八位二极管循环点亮，则需要一系列脉冲序列，使得A2A1A0电平发生变化。即依次选通Y0-Y7，脉冲从000-111。3.方案选择利用74LS161产生000-111脉冲控制74LS138的A2A1A0，依次选通Y0-Y7。产生脉冲序列也可以用74LS191是四位二进制同步加/减计数器，与74LS161相比，它能够实现减计数，此处只需要求产生脉冲序列，而且74LS161是常用的计数器，所以选择74LS160产生脉冲序列。74LS161计数必须有时钟脉冲，如何获得时钟脉冲：一、函数发生器获得；二、555定时器可以产生方波；因为实验要求，决定采用555定时器产生方波，而且频率更容易控制。4.原理框图图4.1.15.主要元器件介绍表5.1元件 数量（个）555集成芯片174LS161174LS138174LS04110K电阻20.01uF电容147uF电容1发光二极管85.1 74LS138图5.1.174LS138 为3-8译码器，其工作原理如下：当一个选通端（E1）为高电平，另两个选通端（E2)和(E3)为低电平时，可将地址端（A0、A1、A2）的二进制编码在Y0至Y7对应的输出端以低电平译出。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。 5.2 74LS16174LS161是常用的四位二进制可预置的同步加法计数器。图5.2.1当清零端CR=“0”，计数器输出Q3、Q2、Q1、Q0立即为全“0”，这个时候为异步复位功能。当CR=“1”且LD=“0”时，在CP信号上升沿作用后，74LS161输出端Q3、Q2、Q1、Q0的状态分别与并行数据输入端D3，D2，D1，D0的状态一样，为同步置数功能。而只有当CR=LD=EP=ET=“1”、CP脉冲上升沿作用后，计数器加1。74LS161还有一个进位输出端CO，其逻辑关系是CO= Q0Q1Q2Q3CET。合理应用计数器的清零功能和置数功能，一片74LS161可以组成16进制以下的任意进制分频器。5.3 555定时器图5.3.1555 定时器的功能主要由两个比较器决定。两个比较器的输出电压控制 RS 触发器和放电管的状态。在电源与地之间加上电压，当 5 脚悬空时，则电压比较器 C1 的同相输入端的电压为 2VCC /3，C2 的反相输入端的电压为VCC /3。若触发输入端 TR 的电压小于VCC /3，则比较器 C2 的输出为 0，可使 RS 触发器置 1，使输出端 OUT=1。如果阈值输入端 TH 的电压大于 2VCC/3，同时 TR 端的电压大于VCC /3，则 C1 的输出为 0，C2 的输出为 1，可将 RS 触发器置 0，使输出为 0 电平。6.电路设计设计思想：电路分模块进行，最后再整合。 6.1 74LS138译码电路在A2A1A0手动控制高低电平测试灯的亮灭是否符合要求，如图所示，测试的是000信号和011信号 。图6.1.1图6.1.26.2 555脉冲序列设计采用反馈置数法，利用555定时器产生000-111脉冲序号，时钟脉冲外部接入，原理图如下图所示图6.2.1图6.2.2 6.3 矩形波发生器利用555定时器构成多谐振荡电路，由RC电路充放电公式计算得：T1=0.7（R1+R2）C,T2=0.7R2CT=T1+T2.通过计算可得到一定频率，一定占空比的方波信号，此处C=0.1F,如右图6.3.1所示 7.电路仿真及结果分析7.1 电路仿真利用multisim仿真555定时器的波形结果，如图图7.1.17.2 仿真结果分析Y0-Y7输出波形如上图7.1.1所示，由于Y0-Y7高低电平的变化，所以LED灯会闪烁变化，但必须脉冲频率在1KHz以下，以便人眼能够识别，计数器产生000-111脉冲输入74LS138的输入端，实现Y0-Y7的选通，从而实现上述功能。仿真电路图电路实物连接图7.2.28总结这学期的数字电子技术课程设计让我感受很深刻，从虚拟平台到实物都有涉及，不仅让我学到了Multisim的使用，还让我体会到组装连接也是一门技术，提高了我的动手能力。仿真时让我了解到这一设计思想是否可行，还能更直观的看出一些电压电流参数，但是，当我做硬件时，遇到了不少的问题。电路首次连接完成接入电路中时8个LED灯全都不亮，然后检查电路再次试接时所有的灯都亮，但不是循环亮，经多次检查电路连接无误后，我们在数电实验箱上将74LS138接通LED灯，手动置入000到111，来验证这一模块是否完成，发现没有问题。接下来检测555定时器，此时发现555定时器给不了脉冲信号，通过计算电容和电阻的大小解决了此问题，灯就循环闪动了。过本次课程设计，巩固了我们所学的专业知识，也使我们把理论