电子技术实验四路彩灯

1《电子技术实验》四路彩灯显示电路设计报告年级学院：2014级工程学院专业班级：电气类1班姓名：周文青学号：201430280129指导老师：薛秀云2目录一、课程设计内容与要求分析1.1实验目的………………………………………………………………………………………………31.2实验内容………………………………………………………………………………………………3二、设计总思路2.1基本原理……………………………………………………………………………………………….32.2实验流程图…………………………………………………………………………………………3三、模块化设计3.1555时基电路3.1.1555芯片结构及引脚图……………………………………………………………33.1.2555引脚功能表……………………………………………………………………….43.1.3555构成多谐振荡器……………………………………………………………….43.1.4多谐振荡器参数计算………………………………………………………………53.274LS161脉冲分频电路3.2.174LS161芯片结构及引脚图……………………………………………………53.2.274LS161功能表……………………………………………………………………….63.2.374LS161组成分频电路……………………………………………………………63.2.474LS161组成12进制循环计数器……………………………………………63.374LS194时间控制电路3.3.174LS194芯片结构及引脚图……………………………………………………73.3.274LS194功能表……………………………………………………………………….83.3.374LS194组成时间控制电路.…………………………………………………….8四、全局电路设计4.1电路功能表……………………………………………………………………………..………………94.2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………………………………………………………………….…………………105.2电路故障及分析5.2.1彩灯无法点亮…………………………………………………………………………..105.2.2彩灯闪烁功能缺失…………………………………………………………………..115.2.3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…………………………………………………………………………………….123一、课程设计内容与要求分析1.1实验目的：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CR或LOAD产生反馈清零的效果；而灯依次亮，依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0S和1S实现右移、左移和送数，通过控制CR控制清零2.2、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43.1.2555引脚功能表引脚名称功能1GND（地）接地，作为低电平（0V）2TRIG（触发）当此引脚电压降至1/3VCC（或由控制端决定的阈值电压）时输出端给出高电平。3OUT（输出）输出高电平（+VCC）或低电平。4RST（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。5CTRL（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1/3VCC与2/3VCC）.6THR（阈值）当此引脚电压升至2/3VCC（或由控制端决定的阈值电压）时输出端给出低电平。7DIS（放电）内接OC门，用于给电容放电。8V+,VCC（供电）提供高电平并给芯片供电。3.1.3555构成多谐振荡器R2470Ω21X12.5V1GNDDISOUTRSTVCCTHRCONTRI1VCC5.0VVCC0.01µF2122µF2110kΩ2120kΩKey=A100%12XSC1ABExtTrig++__+_2kΩ2153.1.4多谐振荡器参数计算多谐振荡器输出高电平的时间：1ln(2)()ABtRRC=+输出低电平的时间：2ln(2)BtRC=振荡周期：12ln(22))(ABTtRtRC+=+=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1fT=可得到频率f和ABRRC、、的关系，这里选择的元件参数是=2kARW，=10kBRW的电位器，调至7.2kW，电容22CuF=.3.274LS161脉冲分频电路3.2.174LS161芯片结构及引脚图63.2.274LS161功能表3.2.374LS161组成分频电路3.2.474LS161组成12进制循环计数器U274LS161DQA14QB13QC12QD11RCO15A3B4C5D6ENP7ENT10~LOAD9~CLR1CLK21VCC5.0VVCCU51000Hz1XLA1CQT1F1234567891011121314151617181973.374LS194时间控制电路3.3.174LS194芯片结构及引脚图U274LS161DQA14QB13QC12QD11RCO15A3B4C5D6ENP7ENT10~LOAD9~CLR1CLK21VCC5.0VVCCU510Hz11A1B1C1D1Y1Y1A2Y2A83.3.274LS194功能表时序图：3.3.374LS194组成时间控制电路9四、全局电路设计4.1电路功能表CLK时间／Ｓ节拍DQCQ0S1S0Q1Q2Q3QRSLS74LS194动作0１Ｈｚ脉冲B1第一节拍001010001´右移112001011002300101110340010111145第二节拍01011110´0左移05601011000670101100078010100008２Ｈｚ脉冲A9第三节拍10111111´´送１清零91011000010101011111111101100001211１０１１111113１０１１00001412１０１１111115１０１１0000由功能表写出相应的逻辑表达式：U674LS194DA3B4C5D6SL7QA15QB14QC13QD12SR2~CLR1S09S110CLK11VCC5.0VVCCU71Hz1X12.5V1X22.5V1X32.5V1X42.5V1XLA1CQT1F123456789101112131415161718191100CSQ=1CDSQQ=+74LS194的CLR端：DDQAQ+74LS194的CLK端：()DDDAQBQQ++注意：上面式子中A，B是74LS161分频电路的A,B输出端，CQ,DQ是74LS161组成的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。U274LS161DQA14QB13QC12QD11RCO15A3B4C5D6ENP7ENT10~LOAD9~CLR1CLK21VCC5.0VVCCU474LS194DA3B4C5D6SL7QA15QB14QC13QD12SR2~CLR1S09S110CLK11VCC1U574LS161DQA14QB13QC12QD11RCO15A3B4C5D6ENP7ENT10~LOAD9~CLR1CLK2GNDDISOUTRSTVCCTHRCONTRI10.01µF2122µF2120kΩKey=A36%122kΩ21555时基电路74LS161分频电路S0S1方便调试12进制循环计数彩灯显示电路115.2.2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RS和LS的连接发生错误，由74LS194的功能表可以看出要LS接低电平，RS接高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CLKCLR、端口是否正确连接上逻辑元件，不然有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，19982、阎石主编.数字电子技术基础（第四版）.北京：高等教育出版社，19983、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，19984、欧阳星明主编.数字逻辑。第二版。武汉：华中科技大学出版社，2005125、白静.数字电路与逻辑设计西安电子科技大学出版社，2009.6、中文维基百科7、百度文库八、元器件清单名称数量74LS194芯片174LS161芯片2555芯片174LS32或门174LS04非门174LS00与非门174LS08与门1电阻若干电容若干LED灯4芯片引脚图：74LS32:74LS04:1374LS00：74LS08：74LS194：74LS161：555：