电子技术实验四路彩灯

1 电子技术实验电子技术实验 四路彩灯显示电路设计报告四路彩灯显示电路设计报告 2014 级工程学院级工程学院 年级学院 电气类电气类 1 班班 专业班级 周文青周文青 姓名 201430280129 学号 薛秀云 薛秀云 指导老师 目录目录 一 课程设计内容与要求分析 2 1 1 实验目的 3 1 2 实验内容 3 二 设计总思路 2 1 基本原理 3 2 2 实验流程图 3 三 模块化设计 3 1 555 时基电路 3 1 1555 芯片结构及引脚图 3 3 1 2555 引脚功能表 4 3 1 3555 构成多谐振荡器 4 3 1 4多谐振荡器参数计算 5 3 2 74LS161 脉冲分频电路 3 2 174LS161 芯片结构及引脚图 5 3 2 274LS161 功能表 6 3 2 374LS161 组成分频电路 6 3 2 4 74LS161 组成 12 进制循环计数器 6 3 3 74LS194 时间控制电路 3 3 174LS194 芯片结构及引脚图 7 3 3 274LS194 功能表 8 3 3 374LS194 组成时间控制电路 8 四 全局电路设计 4 1 电路功能表 9 4 2 基于 Multisim14 0 的全局电路仿真 10 五 电路调试及仿真结果分析 5 1 电路调试的仪器 10 5 2 电路故障及分析 5 2 1 彩灯无法点亮 10 5 2 2 彩灯闪烁功能缺失 11 5 2 3 彩灯无规律闪烁 11 六 课程设计总结 11 七 参考文献 11 八 附录 元器件清单 12 一 课程设计内容与要求分析 1 1实验目的 3 1 了解电子电路设计的过程 2 掌握电子线路的调试方法 3 系统掌握时序电路的设计与调试 1 2实验内容 要求开机后彩灯按四个节拍循环工作 1 Q1 Q2 Q3 Q4依次为 1 相应灯依次亮 间隔为 1 秒 2 Q4 Q3 Q2 Q1依次为 0 相应灯依次灭 间隔为 1 秒 3 Q1 Q2 Q3 Q4同时为 1 四灯同时亮 间隔为 0 5 秒 4 Q1 Q2 Q3 Q4同时为 0 四灯同时灭 间隔为 0 5 秒 5 第 3 和 4 过程重复 共 4 秒 完成一个循环需要 12 秒 二 设计总思路 2 1 基本原理 由实验要求可知该四路彩灯的状态可以合并为 3 个节拍 其中脉冲信号 由 555 构成的多谐振荡器产生 3 个节拍 12 秒循环显示可以用 74LS161 思 维二进制加计数器控制或产生反馈清零的效果 而灯依次亮 依CRLOAD 次灭和同时亮同时灭的显示电路可由芯片 74LS194 双向移位寄存器 构成的 电路产生 通过控制和实现右移 左移和送数 通过控制控制清零 0 S 1 SCR 2 2 实验流程图 555多谐振荡器 74LS161分频电路12进制循环计算器 74LS194显示电路 三 模块化设计 3 1 555 时基电路 3 1 1555 芯片结构及引脚图 4 3 1 2555 引脚功能表 引脚名称功能 1 GND 地 接地 作为低电平 0V 2 TRIG 触发 当此引脚电压降至 1 3 VCC 或由控制端决定的阈值电压 时输出端给出高电平 3 OUT 输出 输出高电平 VCC 或低电平 4 RST 复位 当此引脚接高电平时定时器工作 当此引脚接地时芯片复位 输出低电平 5 CTRL 控制 控制芯片的阈值电压 当此管脚接空时默认两阈值电压为 1 3 VCC与 2 3 VCC 6 THR 阈值 当此引脚电压升至 2 3 VCC 或由控制端决定的阈值电压 时输出端给出低电平 7 DIS 放电 内接 OC 门 用于给电容放电 8 V VCC 供电 提供高电平并给芯片供电 3 1 3555 构成多谐振荡器 R2 470 21 X1 2 5 V 1 GND DIS OUTRST VCC THR CON TRI 1 VCC 5 0V VCC 0 01 F 2 1 22 F 2 1 10k 2 1 20k Key A 100 12 XSC1 A B Ext Trig 2k 2 1 5 3 1 4多谐振荡器参数计算 多谐振荡器输出高电平的时间 1 ln 2 AB tRRC 输出低电平的时间 2 ln 2 B tR C 振荡周期 12 ln 22 AB TtRtRC 在这个实验中需要用到 1Hz 和 2Hz 的频率源 就选择 4Hz 作为时基电路的产生频率 由 可得到频率和的关系 这里选择的元件参数是 的 1 f T f AB RRC 2k A RW 10k B RW 电位器 调至 电容 7 2kW22CuF 3 2 74LS161 脉冲分频电路 3 2 174LS161 芯片结构及引脚图 6 3 2 274LS161 功能表 3 2 374LS161 组成分频电路 U2 74LS161D QA 14 QB 13 QC 12 QD 11 RCO 15 A 3 B 4 C 5 D 6 ENP 7 ENT 10 LOAD 9 CLR 1 CLK 2 1 VCC 5 0V VCC U5 1000Hz 1 XLA1 CQT 1 F 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 3 2 4 74LS161 组成 12 进制循环计数器 7 U2 74LS161D QA 14 QB 13 QC 12 QD 11 RCO 15 A 3 B 4 C 5 D 6 ENP 7 ENT 10 LOAD 9 CLR 1 CLK 2 1 VCC 5 0V VCC U5 10Hz 1 1A 1B 1C 1D 1Y 1Y1A 2Y2A 3 3 74LS194 时间控制电路 3 3 174LS194 芯片结构及引脚图 8 3 3 274LS194 功能表 时序图 3 3 374LS194 组成时间控制电路 9 U6 74LS194D A 3 B 4 C 5 D 6 SL 7 QA 15 QB 14 QC 13 QD 12 SR 2 CLR 1 S0 9 S1 10 CLK 11 VCC 5 0V VCC U7 1Hz 1 X1 2 5 V 1 X2 2 5 V 1 X3 2 5 V 1 X4 2 5 V 1 XLA1 CQT 1 F 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 1 四 全局电路设计 4 1 电路功能表 CLK时间时间 节拍节拍 D Q C Q 0 S 1 S 0 Q 1 Q 2 Q 3 Q R S L S 74LS1974LS19 4 4 动作动作 0 01 10 00 01 10 01 10 00 00 0 1 12 20 00 01 10 01 11 10 00 0 2 23 30 00 01 10 01 11 11 10 0 3 34 4 第一节第一节 拍拍 0 00 01 10 01 11 11 11 1 1 1 右移右移 1 1 4 45 50 01 10 01 11 11 11 10 0 5 56 60 01 10 01 11 10 00 00 0 6 67 70 01 10 01 11 10 00 00 0 7 7 脉冲脉冲 B B 8 8 第二节第二节 拍拍 0 01 10 01 10 00 00 00 0 0 0 左移左移 0 0 8 81 10 01 11 11 11 11 11 1 9 9 9 9 1 10 01 11 10 0 0 0 0 00 0 10101 10 01 11 1 1 1 1 1 1 11 1 1111 1010 1 10 01 11 1 0 0 0 0 0 00 0 1212 1 1 1 1 1 11 1 1313 1111 0 0 0 0 0 00 0 1414 1 1 1 1 1 11 1 1515 脉冲脉冲 A A 1212 第三节第三节 拍拍 0 00 00 00 0 送 送 清零清零 由功能表写出相应的逻辑表达式 10 0C SQ 1CD SQQ 74LS194 的端 CLR DD Q AQ 74LS194 的端 CLK DDD AQBQQ 注意 上面式子中 A B 是 74LS161 分频电路的 A B 输出端 是 74LS161 组成 C Q D Q 的 12 进制循环计数电路的 C D 输出端 4 2 基于 Multisim14 0 的全局电路仿真 U2 74LS161D QA 14 QB 13 QC 12 QD 11 RCO 15 A 3 B 4 C 5 D 6 ENP 7 ENT 10 LOAD 9 CLR 1 CLK 2 1 VCC 5 0V VCC U4 74LS194D A 3 B 4 C 5 D 6 SL 7 QA 15 QB 14 QC 13 QD 12 SR 2 CLR 1 S0 9 S1 10 CLK 11 VCC 1 U5 74LS161D QA 14 QB 13 QC 12 QD 11 RCO 15 A 3 B 4 C 5 D 6 ENP 7 ENT 10 LOAD 9 CLR 1 CLK 2 GND DIS OUTRST VCC THR CON TRI 1 0 01 F 2 1 22 F 2 1 20k Key A 36 12 2k 2 1 555时时基基电电路路 74LS161分分频频电电路路 S0S1 方方便便调调试试 12进进制制循循环环计计数数 彩彩灯灯显显示示电电路路 五 电路调试及仿真结果分析 5 1 电路调试的仪器 数字万用表 直流稳压电源 示波器 函数信号发生器 5 2 电路故障及分析 5 2 1 彩灯无法点亮 检查时基电路有没有正确产生相应的频率 元件参数是否调制正确 检 查芯片电源是否接通 否则芯片无法工作 11 5 2 2 彩灯闪烁功能缺失 在调试中发现彩灯的左移功能没有实现 经过排查发现芯片 74LS194 的 R S 和的连接发生错误 由 74LS194 的功能表可以看出要接低电平 接高 L S L S R S 电平才能实现右移逐渐点亮彩灯 左移逐渐熄灭彩灯的效果 5 2 3 彩灯无规律闪烁 检查芯片 74LLS194 的端口是否正确连接上逻辑元件 不然有CLK CLR 可能造成时序上的错乱从而没有预想效果 六 课程设计总结 设计电路最重要的是思路要清晰 一旦有了自己的思路就应该有层次有条 理的探索下去 只要坚持自己的观点和判断 就一定能实现 即便最后发现走 进了死胡同 但是探索设想与求证的过程却是通往另一条道路必不可少的环节 在完成这次设计的过程中 我也有参考相关的设计课题 甚至还花了很长 的时间去弄清楚别人的设计 以至于后来被束缚住 对自己的设计没有了头绪 学习吸收别人的长处是应该的 但是不能完全沉浸进去 要有自己的思路和观 点 并且努力去实现 在完成设计的过程中自己不断解决了一个个的难题 要通向最后的成功 绝不会一蹴而就 做事要踏实 实事求是 不能好高骛远 在电路接线过程中 也出现了很多问题 问题多并不可怕 可怕的是在反 复的受挫中没有革新 不能改进自己的方法和思路 在连线中遇到了连线后没得到想要的结果 但是在一步一步的查线 查芯 片后 终于实现想要的结果 通过这次课程设计 我对电子技术中的诸多知识有了更深层次的理解 也 初步学会了如何将理论知识有机地与实际结合加以运用 这是一次受益匪浅的 电子课程设计实验 七 参考文献 1 康华光主编 电子技术基础 第四版 北京 高等教育出版社 1998 2 阎石主编 数字电子技术基础 第四版 北京 高等教育出版社 1998 3 童诗白主编 模拟电子技术基础 第 2 版 北京 高等教育出版社 1