多功能流水灯设计

1数字电子技术课程设计报告书课题名称多功能流水灯的设计姓名学号1312203-01学院通信与电子工程学院专业电子信息工程指导教师蒋冬初2015年6月26日※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※2013级电子信息工程专业数字电子技术课程设计2一、设计任务及要求：设计任务：设计一个多功能流水灯，了解74LS160D和74LS194N的工作原理和设计方法。要求：（1）设计一个彩灯控制电路、能使彩灯的流向可以变化。可以正向流水，也可以逆向流水。灯流动的方向可以手动控制。（2）彩灯流速可以改变。（3）彩灯可以间歇流动，10秒间歇1次，间歇时间为1秒。指导教师签名：2015年月日二、指导教师评语：指导教师签名：2015年月日三、成绩验收盖章2015年月日3多功能流水灯的设计1设计目的（1）熟悉集成电路的引脚安排。（2）掌握各芯片的逻辑功能以及使用方法。（3）设计一个彩灯流水控制电路，其主要部分实现定时功能，即在预定的时间到来时，如何产生一个控制信号控制彩灯的流向、间歇等，可通过利用中规模集成电路中可逆计数器和译码器来实现正、逆流水功能。2设计思路（1）设计时钟脉冲发生器。（2）设计控制信号电路。（3）设计彩灯控制输出电路。3设计过程3.1设计框图电路主要由振荡源，分频电路，计数电路，控制电路，译码电路及驱动组成。由555计数器组成一个多谐振荡器构成振荡源。用74LS160构成一个十进制计数器为电路计数。用74LS194构成移位寄存器，构成控制反向电路使灯泡能够反向闪烁。图1多功能流水灯基本原理3.2移位寄存器移位寄存器是指寄存器中所存的代码能够在脉冲作用下依次左移或右移。振荡源控制电路译码计数分频电路驱动474ls194是一个4位双向移位寄存器。其中0D～3D为并行输入端；1Q～3Q为并行输出端；SR为右移串引输入端；SL为左移串引输入端；10,SS操作模式控制端；CLK为时钟脉冲输入端。本电路有46个等效门，有并行输入、并行输出、右移和左移串行输入，操作模式控制输入和一个直接无条件清零。同步的并行置数是通过加四个数据位，并使模式控制输入端0S和1S为高电平而完成的，在时钟输入的正跃变之后，可把数据存入到相应的触发器上并在输出端输出。当置数时，串行数据流被禁止74LS194状态输出如表1所示。表174LS194功能表序号清零控制信号时钟串行输入并行输入输出功能CRM1M0CPDSLDSRD0D1D2D3Q0Q1Q2Q310×××××××××0000清零21××0××××××Q00Q10Q20Q30保持3111↑××d0d1d2d3d0d1d2d3置数4101↑×1××××1Q0nQ1nQ2n右移5101↑×0××××0Q0nQ1nQ2n右移6110↑1×××××Q1nQ2nQ3n1左移7110↑0×××××Q1nQ2nQ3n0左移8100×××××××Q00Q10Q20Q30保持由于74LS194为四位双向移位寄存器，故需两片74LS194相连才能构成八位双向移位寄存器，其电路连接如图2所示。在图2中，将一片74LS194的3Q输出与另一片的右移串行输入DSR相连，而将另一片的0Q输出与该片的左移串行输入DSL相连，同时将两片74LS194的0M、1M、CP和/CP端分别并接。将芯片1的DQ接至芯片2的SR，将芯片2的AQ接至芯片1的SL，即构成8位的移位寄存器。5图2双向移位器实现实现流水灯正反向流动3.3多谐振荡器如图3所示利用555定时电路组成一个多谐振荡器，是一种能产生矩形波的自激振荡器，也称矩形波发生器。多谐振荡器没有稳态，只有两个暂稳态。在工作时，电路的状态在这两个暂稳态之间自动地交替变换，由此产生矩形波脉冲信号，作为计数器的时钟脉冲源。6图3555多谐振荡器3.4反向计数器利用74LS160实现计时功能。74LS160为十进制计数器，直接清零，其有超前进位功能。当计数器溢出时，进位输出端输出一个高电平脉冲。在不外加门电路的情况下，可级联成N位同步计时器。图4为利用74LS160构成一个十进制计数器为电路提供反向信号。图4提供反向信号的计时器4系统调试与仿真结果4.1系统设计图该系统设计图主要由555计数器构成的由555计数器组成一个多谐振荡器构成振荡源，用74LS160构成一个十进制计数器为电路计数和用74LS194构成7移位寄存器组成。其电路总图如图5所示图5总电路原理图4.2仿真结果调试彩灯控制电路。当信号输入为有效电平时，灯变亮且会依次循环亮起。通过拨动S3可以改变流动速度，利用S1可以切换流动方向。5主要仪器和设备Multisim12.0软件集成电路74LS160D—2片，74LS194N—2片，555-TIMER-RATED—1片。电阻510欧—一只，560欧—1只，10k欧—1只，100k欧滑动变阻器一个。其它发光二极管1只，灯泡8个，5V直流电源—4个，单刀单掷开关—,单刀双掷开关两个。6设计体会这次设计让我能够把所学的理论知识应用于实践，使得我对所学的知识能够进一步熟悉和掌握。8在设计开始前就应该想想可能出现的问题，提前做好准备避免问题的出现，这样可能反而能节约大量时间。这设计过程中，设计一个电路总要做好理论工作，这需要联系课本和参考工具书，然后设计有效的电路，并在做出相应的文案，进而对设计方案有了一个大体的构思，然后通过仿真，进行实验验证理论方案，仿真成功之后，从中找出最合适的设计方案。在仿真的时候要有耐心，多试验几次，把大的问题逐步缩小，找出问题的所在。参考文献[1]康华光．《电子技术基础数字部分》[M]．北京：高等教育出版社，2006.1．[2]牛百齐.《数字电子技术大讲堂》[M].北京：中国电力出版社，2014.5