循环彩灯实验报告

实验报告数字显示电路实验将基本门实验，编码器、显示译码器、7段显示器实验，加法器实验和比较器实验综合为一个完整的设计型的综合实验。通过本实验，要求熟悉各种常用MSI组合逻辑电路的功能和使用方法，学会组装和调试各种组合逻辑电路，掌握多片MSI、SSI组合逻辑电路的级联、功能扩展及综合技术，使学生具有数字系统外围电路、接口电路方面的综合设计能力。实验目的１、掌握基本门电路的应用，了解用简单门电路实现控制逻辑。２、掌握编码，译码和显示电路的设计方法。３、掌握用全加器，比较器设计电路的方法。实验内容：实现2-8灯右移循环。拓展内容：2-8灯左移循环，奇偶灯闪烁，8灯往复循环。元件清单：74ls194、74ls195各两片，555定时器一片，4060十四位加法器一片，开关若干，47nf、10uf电容各一只，1k电阻两个，300双刀双掷开关两个。实验原理：循环功能主要由移位寄存器74ls194实现，拿右移举例，实验原理图如下：两个74ls194串联，组成八位的移位寄存器，第二片的Q4端加非门连到S0，当Q4端为低电平时，通过拨码开关向Q1-Q8置位，Q1-Q8为01111111，第一灯亮；这时S0=1,S1=0，右移，因为第一片sr端接高，Q1=1,故Q1-Q8为10111111，第二灯亮……当循环到达11111110U274LS194DA3B4C5D6SL7QA15QB14QC13QD12SR2~CLR1S09S110CLK11GND8VC1U374LS194DA3B4C5D6SL7QA15QB14QC13QD12SR2~CLR1S09S110CLK11GND8VCC16555_VIRTUALTimerGNDDISOUTRSTVCCTHRCONTRI28.86k¦¸R157.6k¦¸R2100¦¸Rl10nFC10nFCf5VVsU6A74LS04DU7B74LS04DLED1LED2LED3LED4LED5LED6LED7LED8R4300¦¸R5300¦¸R6300¦¸R7300¦¸R8300¦¸R9300¦¸R10300¦¸R11300¦¸VCC5VVCC5VVCC5VVCC5VJ1J4Key=AJ5Key=SJ2Key=SpaceJ3Key=SpaceU44020BD_5VQ1014Q19Q1115Q121MR11~CP10Q47Q55Q64Q76Q813Q912Q132Q14339VCC3837361830321VCC03129282726252423222120171615141312111098765432U174LS195DA4B5C6D7~K3QA15QB14QC13QD12J2~CLR1SH/~LD9CLK10~QD11U874LS195DA4B5C6D7~K3QA15QB14QC13QD12J2~CLR1SH/~LD9CLK10~QD11VCC35VCC194034033时，第八灯亮，实现一次循环，此时S0=1,S1=1，重新置数为01111111，新的循环开始。改变开关，可实现2-8灯亮。左移循环原理：与右移循环类似，只是要将Q1加非门连到S1端，通过拨码开关向Q1-Q8置位，Q1-Q8为11111110，第八灯亮；这时S0=0,S1=1，右移，因为第二片sl端接高，Q1=1,故Q1-Q8为11111101，第七灯亮……当循环到达01111111时，第一灯亮，实现一次循环，此时S0=1,S1=1，重新置数为11111110，新的循环开始。改变开关，可实现2-8灯亮。奇偶灯闪烁：将拨码开关置为01010101，模式设为右移，下一时刻Q1-Q8为10101010，重新置位01010101，这样就实现了闪烁功能。8灯自动往复循环：这需要对S0，S1有极为精确地控制，我们的思路是，首先置位Q1-Q8为01111111，然后进行右移七个时钟周期，再左移七个时钟周期，将上述步骤作为一个循环周期。我们用两片195组成扭环形计数器，设初始状态为00000000,10000000,11000000,11100000,11110000,111111000,11111100,11111110,11111111,01111111,00111111,00011111,00001111,00000111,00000011,00000001。取第一位和最后一位作为S0和S1控制信号。这样S0，S1的序列为11,10,10,10,10,10,10,10,00,01,01,01,01,01,01,01。很好的实现了周期循环的功能。电路功能详解时钟发生器：555多谐振荡器TH：阈值输入端TR：触发输入端CO：控制电压输入端OUT:输出端DIS:放电端RST:复位输入端R1=R2=1K，C1=10uF。根据公式1211.44f(2)*RRC得f=44Hz。分频器：CC4060由一震荡器和14极二进制串行计数器位组成，实验中用作分频器。功能表：逻辑符号：我们用了64分频，最终频率为f=4464=0.6875移位寄存器：74ls194当清除端（CLEAR）为低电平时，输出端（QA－QD）为低电平。当工作方式控制端（S0、S1）为高电平时，在时钟（CLOCK）上升沿作用下，并行数据（A－D）被送入相应的输出端QA－QD。此时串行数据（DSR、DSL）被禁止。当S0为高电平、S1为低电平时,在CLOCK上升沿作用下进行右移操作，数据由DSR送入。当S0为低电平、S1为高电平时，在CLOCK上升沿作用下进行操作，数据由DSR送入。当S0和S1为低电平时，CLOCK被禁止。74ls195CLOCK时钟输入端CLEAR清除端（低电平有效）A－D并行数据输入端J串行数据输入端K＿＿串行数据输入端（低电平有效）QA～QD输出端Q＿＿D互补输出端SLOAD移位控制/置入控制（低电平有效）实验感想：1.电路图应该先在电脑上用multisim仿真，这样可保证电路是正确的。2.需要接高电平的输入引脚不能悬空处理，我测过输入端悬空的电压，当电源电压为6伏时（充电器的电压），悬空端电压为3伏多一点，这时如果有外界干扰，很容易造成电压小于判决门限，成为低电平。3.输出端初始时刻处于一个随机的状态，假设为01010101，显然不能回到正常的循环中，导致实验失败。设计初期并没有考虑到这一点，结果发现板子有时是正常的，有时就会出现混乱。询问了老师后才明白过来，应该加一个初始化电路—给195一个单脉冲，使它清零，这样就回到循环中了。这个单脉冲可以又不同的实现方法。我想到的直接加一个开关接地，按下开关，clr端为低电平，实现清零。4.检查电路时首先检查布线图是否正确，其次检查板子是否完全按布线图连线，再次检查是否有虚焊和短路。