流水灯设计报告

河南机电高等专科学校河南机电高等专科学校 电子技术课程设计报告电子技术课程设计报告 设计课题 流水灯电路 专业班级 电线电缆制造技术 学生姓名 王超君 学生学号 指导教师 毛景奎 成 绩 二 一一年十二月二十日 2 流水灯电路 一 设计任务与要求 1 设计电路使 8 个发光二级管逐个亮 灭 2 扭动滑动变阻器改变发光二级管点亮的时间 3 二 方案设计与论证 采用数字集成电路的控制方法 结合十进制计数器 译码电路设计了该流水灯控制系 统 该系统由电源 时钟电路 计数器和译码显示电路 4 部分组成 能实现任意方式的 流水 只要改变每路发光二极管的数目和图案 就可以实现随心所欲的流水花样 它可 作为工作状态指示 具有环保 节能等特点 方案一 由 555 定时器组成多谐振荡器 作为电路是脉冲源 74LS161 组成计数电路 74LS138 组成译码电路对计算电路的脉冲进行译码输出 驱动 8 个发光二级管的亮 灭 方案二 采用边沿 JK 触发器 74LS112 D 触发器 74LS74 和 3 8 线译码器 74LS138 构成一个 流水灯电路 应用 74LS112 和 74LS74 中 3 个触发器构成异步八进制加法或减法计数器 再将输出端 Q2Q1Q0 分别与 74LS138 3 8 译码器 的地址码输入端 A2A1A0 相连 使译码器相继译码 其电路组成 框图如图 1 所示 方案三 三 单元电路设计与参数计算 1 555 定时器的构成及各管脚的功能 555 定时器内部结构的原理图简化如图所示 它是由两个电压比较器 放电三极管 一个由与 非门构成的 RS 触发器 以及由三个 5K 的电阻构成的分压器组成 电压比较器 C1 的参考电压为 2 3Ucc 加在同相输入端 C3 的参考电压为 1 3Ucc 加在反相输入端 3 两者均可由分压器上取得 555 定时器的封装为 8 引脚的双列直插芯片 其中 1 为接地端 2 为低电平触发端 当 2 端的输入电压高于 1 3Ucc 时触发器保持不变 当 2 端的输入电压低于 1 3Ucc 时基本 RS 触发器触发置 1 3 为输入端 4 为基本 RS 触发器的直接复位端 由此输入的低电平信号可是触发器直接复位 置 0 5 为电压控制端 不用时可直接经电容接地 6 为高电平触发端 输入电压低于 2 3Ucc 时触发器保持不变 输入电压高于 2 3Ucc 时触发器置 0 7 为放电端 常用于给外接电容元件提供放电通路 8 为电源端 一般接在 5 18v 的直流电源上 该电路输出矩形脉冲的周期取决于电容器充 放电的时间常数 显然其充电时间常数 1 为 R1 R2 C 放电手机间常数 2 为 RC 故输出的矩形波的周期为 0 7 R1 2R2 C 通过改变电容的 大小来改变充电 放电的时间常数就可以改变矩形波的周期和脉宽 2 74LS161 的构成及各管脚的功能 74LS161 是常用的四位二进制可预置的同步加法计数器 他可以灵活的运用在各种数字电路 以 及单片机系统种实现分频器等很多重要的功能 4 管脚图介绍 时钟 CP 和四个数据输入端 P0 P3 清零 MR 使能 CEP CET 置数 PE 数据输出端 Q0 Q3 以及进位输出 TC TC Q0 Q1 Q2 Q3 CET 输 入 输 出 CR CPCPLD EPEPETETD3 D2 D1 D0 Q3 Q2 Q1 Q0 0 0 0 0 0 1 0 d c b a d c b a 1 1 0 Q3 Q2 Q1 Q0 1 1 0 Q3 Q2 Q1 Q0 1 1 1 1 状态码加 1 从 74LS161 功能表功能表中可以知道 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 Q0 Q1 Q2 Q3 CET 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 74LS138 的构成及各管脚的功能 74ls138 引脚图 74HC138 管脚图 74LS138 为 3 线 8 线译码器 共有 54 74S138 和 54 74LS138 两种线路结构型式 其工作原理如下 当一个选通端 G1 为高电平 另两个选通端 G2A 和 G2B 为 低电平时 可将地址端 A B C 的二进制编码在一个对应的输出端以低 电平译出 利用 G1 G2A 和 G2B 可级联级联扩展成 24 线译码器 若外接一个反 相器还可级联扩展成 32 线译码器 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 四 总原理图及元器件清单 1 总原理图 图 1 1 原理图 2 元件清单 表 1 1 元件清单 6 序号原件参数类别备注 1 R1 R2 1k 电阻0 25w 金属膜 2R4 R11470 电阻0 25w 金属膜 3R2103 可变电阻 4C110uF 电容电解电容 5U1NE555 定时器 6U274LS161 计数器 7U374LS138 译码器 8VD1 VD8 黄发光二级管 5mm 9J1 接插件可用导线代替 10 PCB 板 五 安装与调试 按照原理图和元件清单 在电路板上焊接好元件后 实物图如图所示 在安装时的注意事项 1 注意各个器件的正反接法 2 注意安全 3 注意发光二级管的正负极 六 性能测试与分析 七 结论与心得 7 通过这次试验让我认识到理论知识和实际结合的重要 而且更加了解了 555 定时器 74LS161 计数器 74LS138 译码器等的功能和灵活运用 熟练地掌握了电烙铁的应用 八 参考文献 1 电工技术基础与工程应用 电子工业出版社 2 百度文库 555 定时器 74LS161 74LS138 1 the elect