彩灯循环显示控制电路的设计与仿真EWB

循环彩灯制作摘要这次的彩灯制作是用集成硬件的设备制作完成，全部过程通过EWB仿真实现，所用的器件主要为555、74LS160、74LS194，主要思想是通过555提供信号源，用74LS160分频后，作为时钟脉冲和数据输入，通过控制74LS160分频端的不同，在串行输入端输入数据，从而达到彩灯变幻的目的。

关键词：移位寄存器;彩灯控制; 555定时器 EWB仿真多谐振荡器ABSTRACTThis lantern production is integrated with the hardware equipment produced, through the entire process of EWB Simulation, The device used mainly 555,74 LS160, 74LS194, the main idea is to provide 555 signal source, with 74 LS160 frequency, as a clock and data entry, control 74 LS160 through the end of the different frequency, the serial input data entry, Lantern changes toachieve the objective.KeyWord: Shift register; lantern control; 555 timer; EWB Emulate Astable;Multivibrator前言 1第一章电子技术的现状与发展21.1 传统的分析与设计方法 (2)1.2 计算机辅助分析与设计 (2)1.3 电子设计自动化 (2)第二章EWB 使用简介32.1 EWB要求的运行环境32.1.1计算机硬件环境 (3)2.1.2软件环境 (3)2.2 EWB特色简介32.3 EWB窗口功能简介3第三章多路彩灯的设计43.1 设计任务和要求43.2 设计的基本原理43.3 单元电路的设计53.3.1振荡电路53.3.2 控制电路 (5)3.3.3 芯片简述 (7)3.4 整体电路11第四章结论12前言随着人们生活环境的不断改善和美化，在许多场合可以看到彩色霓虹灯。

实验13 彩灯循环显示控制电路一、由移位寄存器构成的彩灯循环电路图S13-1由移位寄存器74LS194构成四位环行计数器上图为移位寄存器74LS194构成四位环形计数器。

为了使计数器能够自启动，需引用附加反馈，即右移串行输入端 SR=C Q ·B Q ·A Q 该环形计数器的状态变化规律为0000、0100、0010、0001，然后再返回1000循环。

将图S13-1电路稍加修改，即令红灯信号R=QB ·A Q ，绿灯信号G=B Q ·QA,蓝灯信号B=B Q ·A Q ,就成为一个彩灯控制器，红、绿、蓝三色灯像流水一样点亮，其电路图如图S13-2所示图S13-2由移位寄存器74LS194构成的彩灯电路二、由计数器和译码器构成的旋转彩灯电路图S13-3由计数器和译码器构成的旋转彩灯电路图S13-3电路是由四位同步二进制计数器74LS163和3线—8线译码器74LS138构成，计数器的输出端QC、QB、QA分别接译码器的代码输入端C、B、A，译码器的输出端接LED。

彩灯电路的输出结果三、思考题：1、分析本实验中各仿真电路的原理答：（1）74LS194是4位双向移位寄存器。

它具有4位保持、右移、左移、并行输入、并行输出的逻辑功能，可以很方便地构成许多特殊编码的移位寄存器型的计数器。

它的控制输入端S1和S0是用来进行移位方向控制的，S0为高电平时，移位寄存器处于向左移位的工作状态，二进制数码在CP脉冲的控制下由高到低逐位移入寄存器，因此可以实现串行输入；在S1为低电平时，移位寄存器处于向右移位的工作状态，二进制数码在CP脉冲的控制下逐位移出寄存器(低位在前，高位在后)。

（2）由计数器和译码器构成的旋转彩灯电路中，计数器用来产生八进制计数，其输出端信号加到译码器输入端，经译码后可以在输出端产生所需的控制信号。

电路的工作原理是不规则时钟脉冲信号加到计数器74ls163的计数向上引脚，计数器控自然忘序递增计数，其输出端Qc、Qd、Qa、Qb按自然忘序递增到1000时，由于清除和Qd 相连接当Qd为1时计数器清等然后又重复递增计数，不断循环进行。

目录1 技术指标 (1)2 设计方案及其比较： (1)2.1 模拟电路方案 (1)2.1.1 方案一 (1)2.1.2 方案二 (3)2.1.3 方案比较 (4)2.2 数字电路方案 (4)2.2.1 方案一 (4)2.2.2 方案二 (5)2.2.3 方案比较 (6)3 实现方案 (6)3.1 模电实现方案 (6)3.2 数电实现方案 (8)3.2.1 NE555的介绍 (9)3.2.2 CD4017 (10)3.2.3 LED (12)3.2.4 整个电路的工作原理 (12)4 调试过程及结论 (13)4.1 调试方法 (13)4.1.1 分块调试法 (13)4.1.2 整体调试 (14)4.2 调试过程记录 (14)4.2.1 比例运算电路 (14)4.2.1.1 连接电路 (14)4.2.1.2 检查电路 (14)4.2.1.3 接通电源观察 (14)4.2.1.4 工作开关闭合的情况下的调试 (14)4.2.2 彩灯循环控制电路 (14)4.2.2.1 连接电路 (14)4.2.2.2 检查电路 (14)4.2.2.3 接通电源观察 (15)4.2.2.4 工作开关断开的情况下的调试 (15)4.2.2.5 工作开关闭合的情况下的调试 (15)4.3 调试结果 (15)4.3.1 模拟信号运算电路 (15)4.3.2 彩灯循环控制电路 (16)5 心得体会 (16)6 参考文献 (17)彩灯循环控制电路的设计和模拟信号运算电路的设计1 技术指标设计一种利用发光二极管作为彩灯指示,实现发光二极管依次点亮形成移动的光点,并不断循环的彩灯循环控制电路，要求可以实现彩灯循环的时间可以调节。

设计一种模拟信号运算电路，具体包括加法运算电路和减法运算电路，要求能够实现两路可调模拟信号的加法运算和减法运算。

2 设计方案及其比较：2.1 模拟电路方案2.1.1 方案一原理图见图1图1 加减法运算电路1) U11为减运算输入信号，U21，U22为两个加运算输入信号，U0为输出信号。

学号：课程设计题目学院专业班级姓名指导教师年月日目录摘要 (3)1设计任务及要求 (4)2方案设计及选择 (4)2.1 方案设计 (4)2.2 方案的比较与选择 (10)3单元电路的设计 (11)4 整体电路图及原理 (17)4.1整体电路图 (17)4.2工作原理 (18)5 电路调试及结果分析 (18)5.1调试 (18)6 结果评价与改进方法 (19)6.1结果评价 (19)6.2改进方法 (19)7总结 (19)8参考文献 (20)摘要多组彩灯按照一定的顺序点亮构成的电路具有很高的观赏性，在生活中有着很广泛的应用，例如广告牌，霓虹灯等。

本设计中彩灯控制器可用于对霓虹灯或彩灯及节日字灯的控制，本次课程设计将对设计框图、设计电路图、单元电路图、工作原理、所用器件、电路调试等方面进行介绍，最后对本次课程设计进行总结。

关键词：循环，计数，单元电路彩灯循环控制电路的设计与制作1设计任务及要求（1）8个彩灯能够自动循环点亮。

（2）彩灯循环显示且频率快慢为1S。

选作：设计具有控制彩灯左移，右移，全亮及全灭功能的电路2方案设计及选择2.1 方案设计2.1.1 方案一根据设计要求，使用计数器来实现循环，设计电路使其可实现以下功能1）彩灯右移依次点亮的循环；01012）彩灯左移依次点亮的循环：011101100100001100103）彩灯全灭的功能；00000000设计方案原理图各单元电路所用器件为：1）脉冲发生器：使用555构成的多谐振荡电路产生频率为1Hz 的脉冲信号； 2）计数器电路：使用一片74LS192实现计数功能； 3）译码器电路：使用一片74LS138来实现译码功能；4）逻辑门芯片：使用一片7420与非门芯片和两片7404非门芯片实现上述三种功能。

按照原理图进行设计，得到的电路图如下所示2.1.2 方案二同方案一，使用计数器实现循环，设计电路实现以下功能：1）彩灯右移依次点亮的循环；01012）彩灯左移依次点亮的循环：0111 01100100001100103）彩灯全灭的功能；000000004）彩灯全亮的功能；11111111设计方案原理图各单元电路所用器件为：1）脉冲发生器：使用555构成的多谐振荡电路产生频率为1Hz的脉冲信号；2）计数器电路：使用一片74LS163实现计数功能；3）译码器电路：使用一片74LS138来实现译码功能；4）逻辑门芯片：使用一片7410与非门芯片和两片7404非门芯片实现上述三种功能。

彩灯循环显示控制电路设计武汉理工大学《数字电子技术》课程设计说明书彩灯循环显示控制电路设计1 原理电路的设计1.1 方案比较方案一：采用单片机做控制电路。

方框图如下：七段数码管单片机最小系统译码器图1 方案一原理方框图电路原理：利用单片机做控制电路，周围接最小系统，使其运行，利用Keil 软件写入程序，输出经译码器送入数码管，使其按要求循环显示即可。

优点：电路的原理及接线等都很简单，易实现。

缺点：单片机芯片较贵，成本较高，且必须利用Keil 软件进行编程，要求必须掌握Keil 软件的应用。

方案二：采用移位寄存器控制四个计数器做总体控制电路。

方框图如下：七段数码管译码器移位寄存器计数器时钟脉冲源图2 方案二原理方框图1武汉理工大学《数字电子技术》课程设计说明书电路原理：利用555 组成的多谐振荡器作为周期可调的时钟脉冲源，以满足功能要求3利用移位寄存器控制四个计数器，将四个计数器的进位信号作为移位寄存器的触发信号，移位寄存器的输出连接到计数器的清零端，使控制信号依次移位，从而让计数器按顺序工作，最后将四个计数器的输出用或门连接，经译码器送入数码管，使其按要求显示。

优点：要求的功能基本上都能实现，且用的芯片比较简单。

缺点：打开后需要用机械开关置数，不符合功能要求中全自动原则，且电路连接较复杂，难实现。

方案三：采用计数器和译码器组成循环控制电路控制四个计数器，作为总体控制电路。

方框图如下：七段数码管译码器循环控制电路计数器时钟脉冲源图3 方案三原理方框图电路原理：除循环控制电路外，其他原理均与方案二相同。

用一个计数器和一个译码器组成，四个计数器的进位信号通过或非门作为循环控制电路的触发信号，循环控制电路的输出连接各个计数器的清零端，使计数器依次工作，输出通过或门连接到译码器上，在数码管上显示出来。

计数器采用十进制，第一个计数器输出直接连接即可显示自然码；第二个输出的最低位连接1 即可显示奇数列；第三个输出的最低位连接0 即可显示偶数列；第四个输出的高位不连接即可显示音乐数列。

南京信息工程大学实验（实习）报告
实验（实习）名称彩灯循环显示控制电路的设计与仿真实验（实习）日期 2012年11月16日得分指导教师裴晓芳
院电子与信息工程专业电子信息工程年级 10级班次2班姓名张蕾学号 20101305066 1．实验目的：
设计彩灯循环控制电路，要求该电路彩灯循环显示频率快慢可调，控制器具有8路输出。

2．实验内容：
彩灯由发光二极管模拟代替，该电路由555定时器、7490计数器和138译码器组成。

7490计数器的时钟由555振荡器提供，改变555的振荡频率，即可以改变计数器的快慢，即可以控制彩灯闪烁的快慢。

计数器的输出端作138译码器的输入信号，计数器输出不同数据，即可以控制138译码器得到8种不同的输出，控制彩灯的循环变化。

3．实验步骤：
（1）根据电路图图1，从EWB元件器库中选择所需元器件，74LS138芯片、7490芯片、555发生器、发光二级管、电阻、电容、+Vdd电平、接地符号等连接电路，根据需要修改参数，完成后其文件名保存文件。

图1
（2）检查电路无误后，运行该电路观察发光二级管的闪烁情况，如图2所示。

图2
（3）改变555的振荡频率，重新运行电路，观察发光二极管的闪烁情况变化。

进过实验，将1MΩ的电阻换为1KΩ的电阻，发现其闪烁的频率变快。

（4）给电路添加复位控制，复位按钮闭合彩灯输出，复位按钮断开彩灯熄灭，电路如图3所示，当space=0时，电路复位。

图3
4．实验分析和总结
通过实验，我学会了如何设计一个彩灯循环显示控制电路，掌握了芯片555定时器，7490计数器以及138译码器的工作原理，学会了创新设计，为以后的学习打下基础。

目录摘要 (2)1 结构设计与方案选择 (3)1.1 基于计数器74LS193和译码器74LS138的系统结构 (3)1.2 基于双向移位寄存器74LS194的系统结构 (3)1.3 方案比较与选择 (4)2 系统单元电路设计 (4)2.1 移位控制脉冲产生电路 (4)2.2移位控制电路 (7)2.3 彩灯显示电路 (10)3 安装与调试 (11)3.1 基于面包板的插装 (11)3.2 电路调试 (11)结束语 (13)参考文献 (14)附录 (15)摘要本设计中彩灯控制器可用于对霓虹灯或彩灯及节日字灯的控制，八路彩灯循环电路由555 电路和两片双向移位寄存器74LS194 组成，其中555 电路用来产生移位控制脉冲， 74LS194 用来对控制脉冲实现移位，传递出的触发信号脉冲驱动彩灯作循环流动。

8 个LED按照一定的时间间隔，可以向左或向右循环移动点亮，也可以同时全亮或全灭。

关键词：NE555 双向移位寄存器74LS194 彩灯循环彩灯循环控制电路的设计与制作 1 结构设计与方案选择1.1 基于计数器74LS193和译码器74LS138的系统结构本方案彩灯循环电路由双时钟4位二进制计数器74LS193、译码器74LS138和NE555构成，其中555 电路用来产生移位控制脉冲， 74LS193 用来控制脉冲，实现8进制计数，再由译码器74LS138对循环的8个3位二进制数转化为循环的高低电平触发信号脉冲驱动彩灯作循环流动。

系统结构框图如图1-1所示：图1-1 基于计数器和译码器的系统结构框图完整电路图详见附录11.2 基于双向移位寄存器74LS194的系统结构本方案彩灯循环电路由两片双向移位寄存器74LS194和NE555构成，其中555电路用来产生移位控制脉冲，74LS194 用来对控制脉冲实现移位，传递出的触发信号脉冲驱动彩灯作循环流动。

8 个LED按照一定的时间间隔，可以向左或向右循环移动点亮，也可以同时全亮或全灭。

目录摘要 (2)1 结构设计与方案选择 (3)1.1 方案设计 (3)1.1.1方案一 (3)1.1.2方案二 (4)1.2 方案比较与选择 (5)2 单元电路设计 (7)2.1 脉冲产生电路 (7)2.2 循环控制电路 (8)2.3 彩灯显示电路 (9)3 调试与检测 (10)3.1调试 (10)3.1.1调试方法 (10)3.1.2调试步骤 (10)3.1.3调试结果 (11)3.1.4调试中故障及解决办法 (11)3.2检测 (12)结束语 (13)参考文献 (14)元器件名细表 (15)附录 (16)摘要近年来，由于集成电路的迅速发展，使得数字逻辑电路的设计发生了根本性的变化。

在设计中更多的使用中，规模集成电路，不仅可以减少电路组件的数目，使电路简捷，而且能提高电路的可靠性，降低成本。

因此用集成电路来实现更多更复杂的器件功能则成为必然。

可编程的彩灯控制电路很多，构成方式和采用的集成片种类、数目更是五花八门，而且有专门的可编程循环彩灯控制电路。

绝大多数的彩灯控制电路都是用数字电路来实现的，例如，用中规模集成电路实现的彩灯控制电路主要用计数器，译码器，分配器和移位寄存器等集成。

本次设计的可编程彩灯控制电路就是用寄存器、计数器和译码器等来实现，其特点是用发光二极管显示，能实现可预置编程循环功能。

关键词：数字逻辑电路集成电路彩灯控制预置编程循环彩灯循环控制电路的设计与制作1 结构设计与方案选择1.1 方案设计1.1.1方案一图1 方案一的结构框图 1) 二进制双向计数电路：根据74LS193的逻辑功能，可通过其实现正向、反向彩灯循环，以及全部清零功能。

2) 3线8线译码电路：通过74HC283实现对计数的译码，通过3位二进制输入A B C ,共输出8种状态的组合，对8组彩灯进行控制。

3) 全亮控制电路：二进制双向计数电路3线8线译码电路彩灯显示电路循环控制电路全亮控制电路通过DIP 开关，将其全部置高电平时实现全亮，置低电平时对电路实现其他功能不影响。

目录摘要 (Ⅰ)1 理论知识准备 (1)2 方案论证 (2)2.1 备选方案 (2)2.2 方案选择 (5)3 电路设计 (7)3.1 选择器件 (7)3.1.1 555定时器 (7)3.1.2 74LS194移位寄存器 (9)3.2 功能模块 (10)3.2.1 时钟脉冲产生电路 (10)3.2.2 彩灯维持电路 (12)3.2.3 显示电路 (14)4 电路调试 (15)4.1 总体电路仿真 (15)4.2 电路布线 (16)4.3 电路调试结果 (17)心得体会 (18)参考文献 (19)1 理论知识准备本次做的彩灯循环控制其实也可以看成是不是用单片机而实现的流水灯电路，流水灯是一串按一定的规律像流水一样连续闪亮。

流水灯控制是可编程控制器的一个应用，其控制思想在工业控制技术领域也同样适用。

循环彩灯控制可用多种方法实现，但对现代可编程控制器而言，利用移位寄存器实现最为便利。

通常用左移寄存器实现灯的单方向移动；用双向移位寄存器实现灯的双向移动。

控制程序中，关键在于数据移位方向的控制。

单方向控制的流水灯，使用左移寄存器可容易地实现。

如果流水灯的点亮顺序是双向的，则使用双向移位寄存器进行控制。

由于本次设计只是设计了单向的彩灯循环电路，所以彩灯控制电路由三个模块构成，显示电路﹑秒脉冲电路和维持电路。

秒脉冲电路全程为电路提供矩形波信号使彩灯定时发亮；显示电路为维持电路提供电源：维持电路在显示电路部分提供电源的情况下为电路提供一段较长的高电平，使彩灯在全部变亮后保持一段时间。

同时结合显示电路部分所带元件（主要是74LS194）的性质，使彩灯从右到左依次由暗变亮，亮后维持一段时间，然后熄灭，并且不断重复。

由于本次设计并不是很复杂，所以本设计只采用数字集成电路的555定时器和移位寄存器，产生相应的控制信号，从而控制彩灯的闪烁。

数据选择器的输出端接移位寄存器的输入端，在时钟脉冲的作用下，数据在移位寄存器的八位并行输出端从Q0到Q7顺序移动。

摘要本次课程设计的任务是设计一个八个彩灯循环点亮电路.但是随着集成电路的迅猛进展,使得数字逻辑电路的设计显现了全然性的转变,使得咱们在日常的电路设计中能够大大的被简化,减少电路组件的数量,从而使电路简捷,而且还能够提高电路的靠得住性,稳固性.依照我的明白得,操纵彩灯的循环点亮确实是产生一系列有规律的数列,从而通过这一系列的数列来操纵八个彩灯的循环点亮.在数字电路的理论课上,咱们明白产生有规律的数列需要用到计数器或是移位寄放器.事实上,在该实验中二者皆能够用来设计该电路,只是各自的工作方式有区别罢了.因此,通过计数器或移位寄放器操纵彩灯的循环点亮.第二,即便脉冲产生电路,咱们明白555按时器能够作为多谐振荡器,而且利用555按时器设计的多谐振荡器产生的序列脉冲受干扰小,稳固性高,咱们只需要选定相应的电阻和电容来操纵周期就能够够专门好的操纵彩灯显示频率.最后,彩灯显示电路采取并联接法,利用产生的数列来操纵彩灯的亮暗.再确实是将以上三部份电路组合起来,从而组成完整电路,达到设计目标.关键字:数字逻辑电路;彩灯循环操纵;集成芯片;彩灯循环操纵电路的设计与制作1.结构设计与方案选择1.1 方案设计1.1.1 设计方案一1)二进制双向计数电路:图2 74LS192引脚图74LS192的功能表:表一 74LS192的功能表利用芯片74LS192,通过了解它的功能表,咱们明白它既能够作为加数器和减数器,因此利用这一特性,能够通过操纵芯片74LS194的置数功能:当需要循环点亮左移时,咱们能够给四个置数端0123p p p p 置数为0000,而且操纵1u CP =,D CP CP =,0MR =,从而组成加计数器,使输出0123Q Q Q Q 为0000000100100011...→→→→;同理,咱们要实现彩灯循环点亮右移时,给四个置数端0123p p p p 置数为0111,操纵u CP CP =,1D CP =,0MR =,从而组成减计数器,使输出为0123Q Q Q Q 为0111011001010100...→→→→;因此,通过上面的表达咱们通过对74LS194的操纵来产生有规律的数字序列.2)3线-8线译码器:图3 74LS138的引脚图74LS138的功能表:表二 74LS138功能表通过74LS192产生的数字序列,咱们别离将74S192的输出012Q Q Q 接至74LS138的输入012A A A ,如此能够使138的八个输出来操纵彩灯的亮灭:例如,当输出是012000Q Q Q =,74LS138输出为0123456701111111Y Y Y Y Y Y Y Y =因此能够使一盏彩灯发光.3)彩灯发光电路:在那个方案中八个彩灯接成共高电平形式,以为74LS138的输出为低电平有效,因此,只有138输出为低电平有效时才能够使彩灯发光.在那个地址,实现彩灯全灭的功能时,只需要通过一个开关来操纵1S ,当10S =时就能够够使彩灯全数熄灭;而要实现彩灯全亮,那么需要通过加一DIP 开关,有点复杂,以此在此方案中没有能够实现彩灯全亮的功能.通过以上的方案以后,咱们再加入脉冲产生电路和相应的开关,电阻等等,将它们组合成为能够实现八盏灯循环点亮的电路,而且还能够实现左移与右移,和全灭的功能.依照方案一的构思,以下图是其总的电路图:图4 方案一总电路图方案一的实现八盏彩灯的循环点亮工作流程:当6J 接到up 引脚上时, 4J 接到down 引脚上, 2J 接到高电平, 3J 接低电平, 1J 接低电平,那么该电路工作于加法计数器,因此012Q Q Q 输出序列为000001010011100→→→→101110111→→→,该数字序列作用于74LS138后,输出电平以此为: 01111111101111111101111111101111→→→11110111→→111110111111110111111110→→;那么可实现灯的右移循环点亮;同理,当当6J 接到down 引脚上时, 4J 接到up 引脚上, 2J 接到高电平, 3J 接低电平, 1J 接高电平常,那么该电路工作于减法计数器,而一样012Q Q Q 输出序列为111110101100011→→→→010001000→→→,现在74LS138的输出电平为: 11111110111111011111101111110111→→→→11101111110111111011111101111111→→→;因此实现八盏彩灯的左移循环点亮;要想实现灯的全灭功能,只需要将开关5J 接至低电平,如此74LS198的输出全为高电平,因此能够使得八盏彩灯全数熄灭,从而达到该电路设计的一个目标;同时由于要实现八盏彩灯的全亮要接一个DIP 开关,因此可能加深了电路的复杂度,因此我在这套方案中就没有设计出实现八盏彩灯同时亮的功能,如此该套方案的一大瑕疵,不能专门好的完成课程设计的功能要求. 1.1.2 设计方案二图5 方案二的结构框图1)脉冲产生电路:选用NE555组成多谐振荡器,通过选用适合的电阻电容,组成振荡器,从而产生咱们所需要频率的脉冲.2)循环电路的设计:图6 74LS194的引脚图74LS194的功能表:表三 74LS194的功能表由74LS194的功能表能够看出,芯片74LS194能够实现4位输出的左移,右移,清零,和置数功能.因此,咱们能够利用两片74LS194芯片就能够够实现操纵八盏彩灯的循环点亮功能.3)彩灯发光电路:八盏彩灯别离接到两片74LS194的输出01234567Q Q Q Q Q Q Q Q ,当其中一个输出为高电平常,那么该盏彩灯发光,而且八盏彩灯接成共地接法,而且加入爱惜电阻,实现彩灯发光电路. 以下图是方案二的总电路图:图7 方案二总电路图方案二实现八盏彩灯循环点亮和全灭,全亮,左移和右移的功能的工作流程:第一实现左移功能:即先给7D 置1, 0123456D D D D D D D 都置0,而且开关J3,J6,J4,接到高电平以后,再将操纵S0的开关J3打到低电平处,即可实现八盏彩灯的循环左移;实现右移功能:第一给D0置1, 1234567D D D D D D D 也一样都置0,开关J3,J6,J4一路都打到高电平状态以后,再将操纵S1的开关J4接到低电平处,就能够够实现八盏彩灯的右移功;实现彩灯的全亮功能很简单,即将开关J1,J2,J3,J4,J5,J6,全数打到高电平处,就能够够实现八盏彩灯全亮功能;而实现全灭功能,只要将操纵清零信号的开关J4接到低电平处,就能够够实现八盏彩灯的全灭.以上确实是方案二实现全数功能的调试方式.1.2 两种方案的比较与选择通过multisim的仿真结果,以上的两种方案都大体上能够实现本次课程设计的功能要求,可是在方案一中已经提过了,由于电路的复杂性,没有设计DIP开关,就不能实现彩灯的全亮功能.下面来比较一下两种方案的好坏.第一,从器材方面来讲,方案一顶用到函数发生器,即芯片74LS138,据市场价钱来讲,比其他芯片价钱确实要偏高一点.第二,方案一中不能实现八盏彩灯全亮的功能,这也让该方案的价值大打折扣.可是,我感觉方案一的连线调试相关于方案二来讲要简单一点.方案二能够实现本次课程设计的全数功能:左以,右移,全亮,全灭,而且电路原理比较简单,容易让人明白得;第二所需要的芯片价钱廉价,经济效益高.可是,该电路的连接有点困难,导线相对较多,给电路的连接和调试带来了不方便.尽管方案一与方案二都存在着缺点,可是总合考虑以后,仍是采纳方案二,因为它能够实现所需全数功能,这也是本次课程设计相当重要的目标.因此,咱们采纳方案二作为咱们这次课程设计的方案.2. 单元电路的设计:2.1 脉冲产生电路:用NE555按时器组成的多谐振荡器的原理图如下面:图8 555按时器的原理图555按时器内部的比较器灵敏度比较高,而且采纳差分电路的形式,因此利用555按时器组成的多谐振荡器的振荡频率受电源电压和温度的阻碍较小.咱们在数字电路中大体上已经了解了如何利用555按时器来组成多谐振荡器的原理和电路图的接法,下面咱们需要讨论的是电阻的选择和电容的选取,如何才能符合课程设计的要求.第一,该次课程设计的八盏彩灯的循环点亮的周期是1S,即频率是1HZ,而咱们在数字电路的理论课上学习过:电容C 的放电时刻,即20.7pL t R C =,而电容的充电时刻为120.7()pH t R R C =+,如此该脉冲电路所产生脉冲的周期为pL pH T t t =+,因此频率121 1.43(2)pL pH f t t R R C==++, 如此咱们通过选取适合的电阻和电容,使得f =1HZ,通过计算咱们可得12100;100; 4.7R K R K C F μ=Ω=Ω=通过以上的计算与选择,咱们能够取得周期为1S 的矩形波,如此就完成了脉冲电路的设计.2.2 循环操纵电路的设计:我已经在上面介绍了芯片74LS194的功能表和引脚图,咱们明白74LS194是一双向寄放器,它能够实现电路左移,右移,维持,并行输入,并行输出,和置零的功能,因此咱们能够利用74LS194的这些功能来实现八盏彩灯测循环操纵功能.图9 循环操纵电路对单个寄放器而言,将S0,S1,都接高电平,而且清零信号CLR也接高电平,置数1000以后,再将S1接至低电平处,能够实现右移循环功能,即1000→0100→0010→0001→1000;相反,咱们将S1接高电平,S0接低电平,能够左移循环功能,即1000→0001→0010→0100→1000.而要实现八位的左移或右移功能事实上很简单,将两个74LS194级联就能够够,如此能够实现八位的左移或右移功能,而级联是将第一片74LS194的SR接到第二片的74LS194的D3,第一片的74LS194的SL接到第二片74LS194的D0;同理,第二片74LS194的SR,SL接到第一片74LS194的D3,D0,如此就能够够实现八位的循环左移和右移功能.而在方案中,实现全灭功能,只需要将74LS194的清零端CLR接到低电平就能够够实现八盏彩灯全灭.实现全亮功能,只需要将所有输入端都接到高电平,而且开关S0,S1,清零端CLR也都接到高电平,如此就能够够实现八盏彩灯全亮功能.2.3 LED灯显示电路:为了节省经济负担,咱们利用发光二极管来代替彩灯,实现彩灯的闪烁功能,发光二极管的阴极与爱惜电阻连接,而且八个发光二极管共地连接,以此来减少导线数量和节省元器件的开支.下面是LED灯的连接电路:图10 LED 灯显示电路通过查询模拟电子技术讲义理论知识,红光LED 灯的正向电压为1.6~1.8V,电流为50mA,而咱们通过查阅资料得知74LS194的输出高电平是2.2~5V,因此咱们能够通过计算来取得所需要的爱惜电阻的大小:min 01max min 2.2 1.880.050.05o U U R --===Ωmax 01min max 5 1.6680.050.05o U U R --===Ω,因此,通过上面的理论计算咱们能够取得爱惜电阻的范围是在:~[868]R Ω因此,咱们选择爱惜电阻为47Ω.3. 电路的调试与检测3.1 电路的调试与检测:3.1.1 调试的方式:设计完电路以后,我相信最重要也是最困难的一步是确实是电路的调试,一个电路成功与否的关键也是在调试.可是,一个电子电路即便在仿真完全正确的情形下,依照仿真结果的参数来进行设置,或许其真实结果也可不能令人很中意的,究其缘故,我想是多方面的.第一,我以为即便在相应的软件中仿真正确,可是咱们也明白仿真是在理想情形下实现的,而在现实生活中,存在着复杂的客观的因素:如元器件的值的误差,器件参数的误差等等,这其中任何一个因素都会对电路的实际成效产生专门大的阻碍.因此,咱们必需在理论上通过以后,再安装连接电路,对电路进行调试和纠正,以弥补电路设计方案的不足,然后采取方法对电路进行最优化.而在电路的调试进程中,一样要用到的工具是万用表,咱们要对万用表的操作方式熟悉,如此才能在电路的调试进程中有利于咱们检查电路的故障,正确解决所碰到的问题.通常,咱们在电路调试进程中有两种检测方式,一种是模块检测法,一种是整体调试法.我个人以为模块检测发对咱们加倍有效,有利,第一,模块检测法能够让咱们能够专门快的发觉电路的故障出在哪里,能够帮忙咱们更快的解决电路所碰到的问题;第二,我以为模块检测法能够对咱们的电路进行爱惜,幸免由于电路连线的不正确而致使烧毁电路.模块检测法的检测顺序最好是依照信号的流向来进行检测,一个模块一个模块来进行检测,慢慢扩大检测范围,最后完成总的调试结果.另一种检测方式是整体调试法,该方式是在连接完毕电路以后直接对整个来进行调试,部份模块进行测试.依我个人观点,这种方式很难发觉是哪里显现问题,无益于咱们对电路进行调试.因此,咱们在本次课程设计中所采取的调试方式确实是模块测试与整体测试法相结合的方式,因为整体测试法会让咱们对电路有个整体把握,发觉电路存在问题以后,咱们再通过模块检测阀来单独进行检测,从而发觉电路的问题.3.1.2 调试的步骤:电路的调试步骤:第一,咱们组的成员商量讨论以后,决定采取哪一种方案以后,在放仿真软件multisim中仿真正确以后,依照所取得的正确的电路图咱们进行电路连线,连线完毕以后,第一查看电源是不是接错或显现短接的情形,然后,再查看各个芯片是不是安装的牢固,最后,咱们要做的是检测各个芯片的引脚是不是接错,这是超级重要的一步,因为若是芯片引脚接错,可能致使芯片被烧坏.以上是电路连接完毕以后必不可少的一步.第二,咱们在做好第一步以后进行下一步,接通电源,观看电路是不是正常工作,若是不能正常工作,那么当即关闭电源,而且对电路的各个模块进行检查来排除错误,直至发觉错误为止,发觉错误以后进行更正.再以后,当第二步完成以后,咱们在工作开关断开的情形下,来检测脉冲产生电路的正确性,用一个发光二极管来检测,当发光二极管工作正常时,说明脉冲产生电路是正确的;当不能正常工作时,咱们需要排除其中的错误,看看是不是是因为芯片的连接问题等等;还有,咱们要检测循环操纵电路,检测其输出电平是不是是正常的,若是不正常咱们需要检查出缘故,一样这时咱们第一看看芯片的连接是不是正确,直至排查出缘故.最后,电路调试的工作是闭合工作开关,观看等是不是能够正常处于所要求的工作状态,现在若是继续存在问题,那么咱们应该继续对电路进行调试3.1.3 调试中的故障和解决方式:在咱们这次的调试中,我确实是依照上面所表达的方式进行调试的.当咱们连接完毕电路以后,另两个同窗依照正确的电路图进行检查,待全数检查连线正确以后,咱们接通+6V的电源,发觉电路不能正常工作,于是咱们当即关闭电源,认真分析一下电路以后,确信所有芯片的引脚连接正确以后,用万用表对脉冲电路进行了检测,发觉脉冲电路能够正常工作.于是咱们认真试探以后,接合以前的体会,于是咱们对连接发光二极管的那一排插孔进行测量,发觉问题正好出在了那里,由于电路板的制作缘故,两孔之间没有接通,因此致使电路不能正常工作.咱们采取的方法是每一个孔进行测量,看看哪些孔之见不能正常接通,以后再通过导线将它们连接起来,以达到正常接地的功能.解决以上功能以后,咱们再次进行电路调试,发光二极管尽管能够实现全亮,全灭,和置数和清零功能,可是不能实现左移和右移功能,但这时我大体上已经确信我的电路连接不存在任何问题,问题应该是开关S1和S0的缘故,因此咱们再次对连接S1和S0的开关接线进行检测和稳固以后,对电路进行了调试,电路能够正常工作了.但由于开关的抖动性,致使了左移和右移的功能常常处于失效状态.在数字电路中咱们事实上已经学习过解决开关的抖动性,咱们能够利用SR锁存器来排除抖动性,可是在这次课程设计中咱们没有专门好的方法来解决该问题,只能多试几回,以此来让电路处于正常工作状态.总来讲,这次电路的调试仍是比较成功的,能够准确排查出缘故和及时解决问题,大大提高了咱们的工作效率,也专门大的提高了咱们在实践中利用理论知识的分析问题和解决问题的能力.4.电路的仿真结果4. 方案二的仿真图形4.1 脉冲电路的仿真:图11 脉冲电路仿真图通过平常的自学,把握了multisim仿真软件的用法,因此,在这次课程设计中取得了运用.它为咱们提供了该电路是不是正确与否的信息,能够帮忙咱们顺利完成电路设计.下面是仿真取得的脉冲图形:图12 555按时器产生的脉冲4.2 循环操纵电路仿真图形:图13 彩灯循环操纵电路仿真图尽管能够仿真出来动态感,但由于只能插入图片,因此只能显示出一盏灯亮的成效.4.3 总电路仿真图形:图14 整体电路仿真图形总结与体会这次电子电工课程设计是咱们进入大学以来第一次做课程设计,因此关于咱们来讲是一个新鲜事物,同时也是一个挑战,毕竟咱们以前从来没有做过.可是,凡事都有第一次,咱们不能因为以第一次为借口就能够够掉以轻心,咱们必需尽自己最大的尽力来做好这次课程设计.这次课程设计给我最大的感受是启发庞大.第一,在做这次课程设计的进程中,咱们要大量用到大一下学期所学的电路基础知识和大二上学期学的模拟电子技术和本学期所学的数字电子技术的理论知识,而且,在课程设计中不仅要知道理论知识,更重要的是咱们要将理论知识运用到电路实际的设计与调试中,而且还要考虑到现实生活中的环境,结合实际才能设计出比较有效的电路图.第二,确实是我查阅资料的能力取得大大提升.尽管这次课程设计的题目网上漫天飞,但我是通过实际所学的知识亲自设计出来的.在自己设计的进程中,不免会需要大量资料,而这就考察了我的查阅资料与挑选资料的能力.以前,学校的数据库很少被我利用,而且操作也不是很熟悉,但这次我为了设计出完美的电路,查阅大量的资料,能够说,一个电路设计下来,我也差不多看了20多篇论文.而同时,在设计电路进程中,阅读资料也大大增加了我的知识面和阅读论文的能力,可谓是一举多得.最后,在课程设计中提高了我的动手能力.以前,我一直注重理论知识的学习,而轻忽自己的动手实践能力,以致于尽管我再理论课上的考试成绩很高,但每次实验都不能够专门好的完成实验.但是,这次课程设计,咱们这组能够说是以我为核心,我领导了电路的设计,连接,调试等一系列进程,在这些进程当中,我都亲力亲为,大大锻炼了我的实际动手能力和领导能力.尽管这次课程设计完成得还算不错,但在课程设计的进程当中,也暴露出了我自身的许多问题.第一是以前所学的知识忘记得专门快,由于没有及时的巩固以前的知识所造成的后果,事实上这些基础电路的知识在咱们以后的专业课学习中也会大量会运用到,这就给我敲响了警钟,及时温习所学的知识才能够运用得游刃有余,而且有人曾对我说过”对一件情形感爱好是即便在没有任何外在压力下也仍然孜孜不倦的去学习它,运用它”,这句话给了我专门大的启发,我一直以为我对电路方面有专门大的爱好而且以为自己有这方面的天赋,看样子我在这方面做得仍是不够.还有一个方面是我在与他人合作进程中所暴露出来的问题,关于他人我也像要求自己一样来要求他们,从而与他们在合作进程中有一些不愉快;而且我在电路调试进程当中碰到问题时不是很平复,乃至显得有点急躁,因此不能够及时排查出缘故.这些都是我的心态所阻碍的,尔后在这方面我要好好更正,争取做到平复处事.这次课程设计完成了,我也完成了一篇论文,尽管说这篇论文质量不是很高,但这是我进入大学以来写的最长,写得最认真,写得最中意的一篇论文.通过完成如此一篇论文,为我尔后发表论文打下了一个专门好的基础.总而言之,这次课程设计让我知道了许多许多,知识的重要性,理论与实践结合的重要性,和与人合作的重要性等等.这次课程设计时刻没有浪费,是我进入大学以来最最充实的两个礼拜.参考文献[1]康华光.陈大钦.电子技术基础-模拟部份(第五版).北京.高等教育出版社.2006.1[2]康华光. 邹寿彬.电子技术基础-数字部份(第五版).北京.高等教育出版社.2006.1[3]罗杰.电子技术基础习题全解-数字部份(第五版)高等教育出版社.2006.5[4]邱关源.电路(第五版).高等教育出版社.2006.5元件明细表。

彩灯循环显示控制电路设计研究报告初始条件：74LS160计数器、74HC390计数器、74HC139译码管、74HC113JK触发器，555定时器、数码管和必要的门电路，以及电容电阻等基本模拟电路电子器件等。

摘要这次的课程设计主要是用计数器来实现的，这个彩灯循环控制电路的实质就是要产生一系列有规律的数列，然后通过一个数码管显示出来。

这里使用的只要就是计数器，计数器在时序电路中应用的很广泛，它不仅可以用于对脉冲进行计数，还可用于分频，定时，产生节拍脉冲以及其他时序信号。

运用计数器的不同的功能和不同的接发就可以实现不同的序列输出了。

而这次的内容还包括分电路图的整合，使这个彩灯循环显示器能够按照要求那个依次输出自然序列，奇数序列，偶数序列还有音乐序列。

为了实现这个循环输出的功能，在设计的时候还用到了一个以为寄存器，可以利用它的输出端来控制四个计数器的工作情况，可以让四个计数器依次工作，就可以达到要求的依次循环输出数列。

最后还有一个部分就是脉冲的产生基于多谐振荡器可以产生方波，就可以利用它来产生脉冲信号了。

而这个多谐振荡器采用的是555定时器来完成的,另外,直接用脉冲信号源提供方波。

这个设计基本上就是由以上三个部分连接在一起组成的。

1整体电路方框图图1 基本方框图这个电路框图可以实现设计的要求，依次输出自然数列，奇数序列，偶数序列还有音乐数列，各序列可通过同一芯片的不同接法实现，也可用不同芯片实现，而且还可以通过一个循环电路使之循环输出，序列的输出顺序由译码器控制，由数码管输出各序列，其显示的间隔时间也可以通过调节脉冲信号的频率来进行调整，而脉冲信号可由脉冲产生电路实现，也可直接用脉冲信号源。

2设计方案选择2.1数列循环部分方案一图5 用74LS194构成的循环电路原理图这个电路图实现循环主要是依靠74LS194的移位功能来完成的。

先让开关J1拨至与电源相接，就是接入高电平，这样移位寄存器有了脉冲信号之后就可以实现置数的功能，四个输出端为1000，再将开关J1拨至与地相接也就是接入低电平，这时寄存器就可以实现移位的操作了，然后通过脉冲信号的触发下，寄存器的输出就可以从1000→0100→0010→0001，这样依次循环了。