多功能流水灯

1、19太原科技大学 课程设计电子课程设计 多功能流水灯 学院： 电子信息工程学院 专业、班级： 电气141503 姓名： 任雷浩 学号： 201415010321 指导教师： 闫晓梅 2016年12月目 录一、设计任务与要求-（3）二、总体框图-（3）三、选择器件-（4）四、功能模块-（10）五、总体设计电路图-（13）六、心得体会-（15）多功能流水灯一、设计任务与要求1、彩灯有单向流水效果。2、的流向可以改变。可以正向流水，也可以逆向流水。灯流动的方向可以手控，也可以自控，自控往返变换时间为5秒钟。3、可以间歇流动，10秒钟间歇一次，间歇时间为一秒。4、 彩灯的流速以人眼看清为准。二、设计思

2、路 通过74ls194实现灯泡左右移动的功能，74ls194后接触发器使其实现自动翻转，通过开关实现手动左右移动功能，十一进制计数器实现其十秒强制停一秒，总体思路是这样，下面详细介绍。三、选择器件 本次课程设计所用器件如下表：型号名称数目74LS194移位寄存器274LS08两输入与门174LS32二输入与或门274LS04非门274LS00二输入与非门1LED灯发光二极管8LED显示屏四段显示数码管274LS112JK触发器174LS160十进制加法计数器2555脉冲信号发生器21）74LS194芯片介绍 74LS194是一个4位双向移位寄存器，最高时钟脉冲为36MHZ，其逻辑符号及引脚排列

3、如下图所示： 其中：D0D1为并行输入端；Q0Q3为并行输出端；SR-右移串引输入端；SL左移串引输入端；S1、S0-操作模式控制端； -为直接无条件清零端；CP为时钟脉冲输入端。74LS194模式控制及状态输出如下表所示。用74 LS194构成8位移位寄存器。电路也如下图所示，将芯片（1）的Q3）接至芯片（2）的SR，将芯片（2）的Q4接至芯片（1）的SL，即可构成8位的移位寄存器。 2）74LS160芯片介绍它是同步十进制加法记数器，当LOAD端输入底电平时处于预置数状态，D0、D1、D2、D3的数据将会在CP上升沿到达时被置入Q0、Q1、Q2、Q3中，它的预置数是同步的。图是74LS16

4、0的引脚分配图，图中LD为预置数控制端，D0-D3为数据输入端，C为进位输出端，RC为异步置零端，Q0-Q3位数据输出端，EP和ET为工作状态控制端。a.异步清零功能 只要（CR的非）有效电平到来，无论有无CP脉冲，输出为“0”。在图形符号中，CR的非的信号为CT=0，若接成七进制计数器，这里要特别注意，控制清零端的信号不是N-1（6），而是N（7）状态。其实，很容易解释，由于异步清零端信号一旦出现就立即生效，如刚出现0111，就立即送到（CR的非）端，使状态变为0000。所以，清零信号是非常短暂的，仅是过度状态，不能成为计数的一个状态。清零端是低电平有效。表3 74LS160功能表图2 74

5、LS160逻辑符号b.同步置数功能 当（LD的非）为有效电平时，计数功能被禁止，在CP脉冲上升沿作用下D0D3的数据被置入计数器并呈现在Q0Q3端。若接成七进制计数器，控制置数端的信号是N（7）状态，如在D0D3置入0000，则在Q0Q3端呈现的数据就是0110。图3 74LS160的时序图74LS160的逻辑功能：=0时异步清零.C0=0 =1, =0时同步并行置数. =1且CPT=CPP=1时,按照BCD码进行同步十进制计数. =1且CPTCPP=0时,计数器状态保持不变.小总结：集成十进制同步加法计数器74LS16074LS162、的引脚排列图与74LS161、74LS163相同，不通的

6、是，74LS160是十进制的同步加法计数器，而74LS161、74LS163是四位二进制加法同步计数器。此外，74LS160采用的是异步清零的方式，74LS162采用的是同步清零的方式。3） JK触发器 JK触发器是数字电路触发器中的一种基本电路单元。JK触发器具有置0、置1、保持和翻转功能，在各类集成触发器中，JK触发器的功能最为齐全。在实际应用中，它不仅有很强的通用性，而且能灵活地转换其他类型的触发器。由JK触发器可以构成D触发器和T触发器。 J= l，K= l：设时钟脉冲到来之前(CP=0)触发器的初始状态为0。这时主触发器的R=K=0，S=J=1，时钟脉冲到来后(CP=l)，主触发器翻

7、转成1态。当CP从1下跳为0时，主触发器状态不变，从触发器的R=0，S=1，它也翻转成1态。反之，设触发器的初始状态为1。可以同样分析，主、从触发器都翻转成0态。可见，JK触发器在J=1，K=1的情况下，来一个时钟脉冲就翻转一次，即=,具有计数功能。J=0，K=0：设触发器的初始状态为0，当CP=1时，由于主触发器的R=0，S=0，它的状态保持不变。当CP下跳时，由于从触发器的R=1，S=0，它的输出为0态，即触发器保持0态不变。如果初始状态为1，触发器亦保持1态不变。J=1，K=0： 设触发器的初始状态为0。当CP=l时，由于主触发器的R=0，S=1，它翻转成1态。当CP下跳时，由于从触发器

8、的R=0，S=1。也翻转成1态。如果触发器的初始状态为1，当CP=1时，由于主触发器的R=0，S=0，它保持原态不变；在CP从1下跳为0时，由于从触发器的R=0，S=1，也保持1态。J=0，K=1设触发器的初始状态为1态。当CP=1时，由于主触发器的R=1，S=0，它翻转成0态。当CP下跳时，从触发器也翻转成0态。如果触发器的初始状态为0态，当CP=1时，由于主触发器的R=0，S=0，它保持原态不变；在CP从1下跳为0时，由于从触发器的R=1，S=0，也保持0态。JK触发器的逻辑功能表如表所示4）74LS04芯片介绍当输入为高电平时输出等于低电平，而输入为低电平时输出等于高电平。因此输出与输入

9、的电平之间是反向关系。图6 74LS04的逻辑符号 表5 74LS04功能表 5）74LS08芯片介绍与门是实现与运算的门电路，当输入中有低电平时输出等于低电平，而输入中全为高电平时输出等于高电平。 表6 74LS08功能表图7 74LS08逻辑符与门表达式6）555脉冲发生器 本电路是一个稍加变化的555多谐振荡器电路，它具有占空比连续可调的优点，如下图所示。为了能连续调节占空比并能调节振荡频率，在555的第6脚和第7脚之间接有W1、W2、R2、D1和D2组成的调节网络。对C1充电时，电流是通过R1、D1、W2、和W1，放电时，通过W1、W2、D2和R2。当R1=R2，W2调到中心点或不用W

10、2时，因充放电时间基本相等，其占空比约为50%，此时调节W1仅改变频率，占空比不变。如W2调节偏离中心点，再调节W1，不仅振荡频率改变了，而对占空比也有影响。W1不变，调节W2时，仅可改变占空比而对频率无影响。因此，使用电路时，应首先调节W1，使频率至规定值，再调节W2以获得合适的占空比。 4、 功能模块1、 左右移位模块首先通过74ls194的置数功能使S0=1，S1=1，开始时是通过开关1强制置数，置数完成后就打开开关一，自动转换由触发器完成，手动变换由左边的两个开关完成，再介绍一下它的工作流程。开始时两个芯片由于置数输出端为Q1=1，Q2=0，Q3=0，Q4=0，Q5=0，Q6=0，Q7

11、=0,Q8=0，再使S0=1，S1=0，芯片执行右移操作，当Q8=1时S0=0，S1=1时执行左移操作，使74ls194的输出端接发光二极管，从而实现流水灯左右移动的功能。并且由于灯的左右位移是在2.8HZ的脉冲下进行的，因此它的流动速度是可见的，并且往返的时间是5s，符合题目的要求。下面是电路图和功能表：2、反转功能这里用JK触发器实现，当J=1,K=1时每次脉冲来时就会实现翻转，而触发器的脉冲就由74LS194的Q1和Q8给出，并且由于触发器时下降沿触发，因此必须改为上升沿。因为开始时脉冲是低电平，开始的瞬间194置数，使Q1=1，上升沿有效开始翻转并且JK触发器的Q接S0，另一个接S1。

12、当Q8=1时又一个上升沿，即实现自动翻转。S0=1，S1=0变为S0=0，S1=13、 十一进制计数器强制暂停模块 由74LS160的逻辑功能：=0时异步清零.C0=0 =1, =0时同步并行置数. =1且CPT=CPP=1时,按照BCD码进行同步十进制计数. =1且CPTCPP=0时,计数器状态保持不变. 十一进制计数器的逻辑功能：74LS160为十进制计数器，要达到10S计数功能时，需要两块计数芯片的级联。两个计数器的时钟端连接到一起，低位进位控制端RCO连接到高位计数器的计数使能端ENT和ENP。 预置数法是计数器计数到某状态时，将计数器预置到某数，使计数器减少N-M种状态；已知同步置数

13、键LOAD,将高进位信号计数器的1000及低进位计数器的1001用与非门连接至预置数功能键LOAD。预置数输入端全部接地，这样，通过两片74LS160的同步级联，达到了从0到10的10S计数功能。由题知10s暂停一次正好是Q1=1时，因此通过控制S0在此时等于1来实现暂停一秒的功能。4、 脉冲模块 脉冲一：控制74LS194通过计算对于194开始时便Q1=1因此有七个脉冲要2.5秒实现，因此需要2.8HZ从而实现5S变换的要求。 脉冲二：控制74LS160要1HZ实现计数，在10S时实现强制暂停一秒5、 手动控制模块 通过开关控制S0和S1实现左右移动，其他思路相同。5、 总体设计电路图总体电

14、路包括五个模块，其中包括左右移动模块、反转模块、十一进制计数器强制暂停模块、脉冲模块、手动控制模块。各个之间控制由上面叙述可知，通过仿真可以实现上面各个功能。首先通过开关一闭合使其S0=1,S1=1，从而置数，使Q1=1，时JK触发器发动，从而使S0=1,S1=0实现右移，打开开关一，当Q8=1时JK触发器发动实现它往返的功能，十秒时通过计数强制S0=1,S1=1暂停1秒。左面的开关4可以实现手动控制移动，实现全部功能。下面是总体电路图和一些功能的实现： 上图便是截图，仿真成功。5、 心得体会 这次设计中JK触发器的脉冲和10S暂停一次是难点，不过通过努力还是成功了通过本次实验我明白了实践出真知的道理，动手能力有了进一步的提高。获得了独立思考、解决问题的能力。在设计过程当中做到了不依靠他人，积极主动地查找资料、询问老师和与同学们进行积极的讨论，使我受益非浅。创造不是易事，通过这次课程设计，我对这句话有了切实的体会。刚开始，看着题目发呆，想来很久竟然不知道该从何下手，经过老师的一番指点，以及自己通过查资料了解到的信息，对课程设计我才开始有一定的认识。 在这次课程设计中，我也体会到了专业知识，科学工具的重要性，通过几天的磨练，我相信在下次的设计中我将能得心应手。