八路循环彩灯的设计方案

1、八路循环彩灯的设计方案目录摘要 2第一章 系统组成及工作原理 3总体设计思路 3 基本原理 .3 电路框图 .3第二章 循环发光器的系统组成 4 555定时电路产生时钟脉冲 .5 移位寄存器 6 方案二 74ls138及192的功能 7第三章 循环电路的总体设计 8 74ls194组成的电路 .9 74ls138及74ls192组成的电路 11第四章 实验结果的调试及检测.13调试使用的主要仪器.15 调试技巧的方法15调试中出现的故障、原因及排除方法15第五章 总结 17第六章 附录 18附录一 18附录二 18附录三 19摘 要本次循环控制彩灯电路的制作主要采用74ls194芯片接成扭环形

2、结构的移位寄存器来实现，通过555定时电路组成多谢振荡电路。整个电路主要由移位寄存器、控制电路、脉冲发生器构成8个彩灯的循环控制，并且可以组成多种花型。本次主要为全亮全灭，及左右移动的功能。关键词： 控制 、循环 、555定时电路 彩灯循环控制电路的设计与制作第一章 系统组成及工作原理总体设计思路根据课程设计课题要求，要实现本系统，需要设计时钟脉冲产生电路，循环控制电路和彩灯左右移，及全灭全亮功能输出电路。时钟脉冲产生电路由555定时电路组成多谐振荡触发器产生连续始终脉冲，循环控制电路采用74ls194实现。方案二中，主要是采用二进制译码器74ls138及中规模集成电路74ls192实现彩灯的

3、循环控制。基本原理 本次实验主要是通过两片双向移位寄存器74ls194来实现彩灯电路的循环控制，通过555定时电路来产生连续时钟脉冲进行信号的输入，由外围开关控制信号的移动方向，实现左移，右移，及全灭全亮功能。框图555定时电路彩灯演示电路电源接入移位寄存器电路 图1-1 设计框图第二章 循环发光器的系统组成 555定时电路产生时钟脉冲 555集成时基电路是一种数字、模拟混合型的中规模集成电路，可连接成多谐振荡电路，产生单位脉冲，用于触发计数器。在延时操作中，脉冲由一个电阻和一个电容控制。用于稳定工作的振荡器时，频率由两个电阻和一个电容控制。ne555会在下降延触发和清零，此时输出端产生200

4、ma的电流。ne555的工作温度为070。如图2-1,2-2分别是引脚图和管脚图。 图2-1 555引脚图 图2-2 555管脚图各管脚说明：1接地2触发 3输出 4复位5控制电压 6门限(阈值） 7放电 8电源电压vcc。其功能主要用来产生时间基准信号（脉冲信号）。因为循环彩灯对频率的要求不高，只要能产生高低电平就可以了，且脉冲信号的频率可调，所以采用555定时器组成的振荡器，其输出的脉冲作为下一级的时钟信号。图2-3为多谐振荡电路波形图。图2-4为多谐振荡器实验连接图。图2-3 555多谐振荡波形图 图2-4 多谢振荡器实验连线图用555定时器构成多谐振荡器,电路输出便得到一个周期性的矩形

5、脉冲,其周期为: t=(r1+2r2) 移位寄存器74ls194 移位寄存器除了具有存储功能以外，还具有移动的功能。所谓移位功能，是指寄存器里存储的代码能在移位脉冲的作用下，依次位，右移位。74ls194是4位双向移位寄存器，它具有并行输入，并行输出，左右移动的功能。74ls194的操作主要由两个工作方式控制端s1,s0来决定。当s1s0=00时，为保持状态。当s1s0=01时，进行右移位操作。当s1s0=10时，进行左移位操作。当s1s0=11时，进行送数操作。在后三种操作中，都是同步的，即必须有时钟信号，在时钟信号的上升沿到来时，进行左右移动和送数操作。图2-5为4位双向寄存器管脚图，2-

6、6为74ls194的功能表 图2-5 移位寄存器74ls194管脚图 图2-6 移位寄存器74ls194功能表其中dir(2脚)为数据右移位串行输入端（先输入高位，再输入低位 dil为数据左移位串行输入端d0,d1,d2,d3为数据并行输入端q0,q1,q2,q3为数据并行输出端s1,s0为控制端rd为复位端（异步清零）。它的具体功能如下：1）清零：当rd=0时，不管其它输入为何种状态，输入为全零2）保持：当cp=0，rd=1时，其它输入为任意状态，输入状态保持。或者rd=1,s1,s0均为0，其它输入为任意状态，输出状态也将保持3）置数：rd=1,s1=s0=1,在cp脉冲上升沿时，将数据输

7、入端数据d0,d1,d2,d3置入q0,q1,q2,q3中并寄存。4）右移：rd=1，s1=0,s0=1,在cp脉冲上升沿时，实现右移操作，此时，若dir=0，则0向q0移位，若dil=1，则向q0移位。5）左移：rd=1，s1=1,s0=0,在cp脉冲上升沿时，实现左移操作，此时，若dir=0，则0向q3移位，若dil=1，则向q3移位。 方案二：74ls138及74ls192的使用使用74ls138和74ls192来实现加减计数功能，从而实现全亮，全灭，左移位，右移位的功能。（1）74ls138工作原理及管脚图如下： 当一个选通端（g1）为高电平，另两个选通端（/(g2a)和/(g2b)）

8、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。（2）74ls138功能:利用 g1、/(g2a)和/(g2b)可级联扩展成 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.如图2-7二进制译码器74ls138的管脚图，图2-8为其功能表。 图2-7 二级制译码器74ls138 管脚图 图2-8 3线-8线译码器74ls138功能表（3）计数器74ls192管脚图如图2-9所示，功能表如图2-10所示图2-9 计数器74ls192 管脚图图2-10 计数器74ls192功能表

9、c2pu为加计数时钟输入端，cpd为减计数时钟输入端。 ld为预置输入控制端，异步预置。 cr为复位输入端，高电平有效，异步清除。 co为进位输出：1001状态后负脉冲输出， bo为借位输出：0000状态后负脉冲输出。第三章 循电路的总体设计 由74ls194组成的功能图图3-1为在仿真软件proteus 中进行仿真的示意图，脉冲信号为时钟脉冲信号。如图s1为高电平，s0为低电平时实现右循环。图中实现单个移位寄存器的功能。有拨动开关可以实现左右移动，全灭，全亮及置数的功能。 图3-1 单个移位寄存器仿真图图3-2为在仿真软件proteus 中进行仿真的示意图，脉冲信号为时钟脉冲信号。如图s1s

10、0都为低电平时处于保持状态。图3-2 时钟脉冲信号下的总电路图s1s0=01 实现右移位s1s0=10实现左移位 s1s0=00 实现保持功能s1s0=11实现置数功能 555定时电路组成的多谐振荡电路后的示意图图3-3所示为555定时电路产生连续时钟脉冲信号 图3-3 555定时定路下的总设计电路s1s0=01 实现右移位s1s0=10实现左移位 s1s0=00 实现保持功能s1s0=11实现置数功能 方案二：由74ls138及74ls192组成的移位寄存器电路，可以实现循环彩灯的控制功能。如图3-4所示组成的移位寄存电路。 图3-4 由74138及74192组成的移位寄存电路sw1=1,s

11、w2=0时实现彩灯的左移位功能sw1=1 sw2=1时实现彩灯的保持功能sw1=0 sw2=0时实现彩灯的暂定功能sw1= 0 sw2=1时实现彩灯的右移位功能第四章 实验、调试及测试结果分析调试使用的主要仪器: 数字万用表 直流稳压电源 示波器测试电路的方法和技巧:先检查各芯片的电源和地是否接上，检查线路是否连好；前面的检查无问题后，再根据彩灯的变化情况，确定可能的原因，分析是哪个功能模块出了问题，用数字万用表检查各模块的功能，发现并改正错误，直到符合要求为止调试中出现的故障、原因及排除方法：（1）彩灯只有一种花样变化，没有其它的花样：可能是移位计数器的s0，s1端控制出现问题，应该检查循环

12、控制逻辑电路。还可能是芯片74ls194移位寄存器没有正常工作，检查是否正确接线，芯片是否功能完好。特别注意不能把非门的输入与输出接反了。（2）彩灯无规律变化：原因可能是由555定时电路产生的时钟脉冲信号不稳定，或者是在555电路中没有标准的计算各电阻的阻值，电解电容，陶瓷电容的使用是否正确。（3）彩灯在移动过程中是两个灯一起跳可能是是芯片74ls192在面包板上面没有接稳定，应该检查芯片是否通电，各高低电平是否正常工作。应该检查导线是否有问题。（4）实验过程中灯一会亮一会不亮最后可能是导线的接触不良问题，应该首先从电源是否良好的接入电路开始检查，再检查555定时电路时候正常工作，最后检查芯片

13、管脚电压。第五章总结与设计调试体会课程设计共耗时两个星期，终于到了结尾总结的时刻了。感觉在这段时间中自己学会了很多东西，如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。这就是快乐的最大源泉。在完成本次课设的过程中开始的头几

14、天一直在纠结于用74ls194实现移位寄存器，因为它的原理是很简单的，可是在实际连电路的过程中，一下子遇到了很大的困难，因为外界的干扰因素实在太多了，稍不注意就碰到某个导线了，结果发光二极管就不亮，于是自己得检查到底哪里出现了问题，有得费很长时间去检查管脚是否连错，导线是否松动，或者导线是否坏掉等等情况。经过这次试验，终于感觉到了理论与实际的差别有多大了，当然这个过程也是非常的考验人的，不仅仅是考察你的理论知识，动手能力，以及检查问题并解决问题的能力，更是在考验一个人的耐心，细心。在连接电路的过程中，丝毫不得马虎，必须清楚的了解每个芯片的管脚分布图，功能表。 说实话，在实验过程中出现问题并不可怕，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。因此自己应该