数电大作业流水灯

流水灯实验报告总结一、实验目的本次流水灯实验的主要目的是通过实际操作，深入理解数字电路中时序逻辑电路的工作原理，掌握基本的硬件电路设计和编程方法，提高我们对电子电路的实践操作能力和问题解决能力。

二、实验原理流水灯是通过控制一系列发光二极管（LED）依次点亮和熄灭，从而产生一种流动的视觉效果。

其实现的核心原理是利用计数器和译码器来控制 LED 的亮灭状态。

在数字电路中，计数器可以对输入的时钟脉冲进行计数，从而产生不同的计数值。

译码器则将计数器输出的计数值转换为对应的控制信号，使得相应的 LED 点亮或熄灭。

例如，使用常见的 74LS161 四位二进制同步计数器和 74LS138 三线八线译码器，可以构建一个简单的八路流水灯电路。

计数器在时钟脉冲的驱动下不断计数，译码器根据计数器的输出值依次选通不同的输出端口，从而实现 LED 的顺序点亮。

三、实验设备及材料1、数字电路实验箱2、 74LS161 计数器芯片3、 74LS138 译码器芯片4、发光二极管（LED）若干5、电阻、电容等基本电子元件6、杜邦线若干7、数字万用表8、示波器四、实验步骤（一）电路设计1、根据实验原理，在实验箱上规划好芯片的布局和连线方式。

2、使用杜邦线将计数器、译码器和 LED 等元件按照设计好的电路连接起来。

3、注意连接的正确性，避免短路和断路现象。

（二）硬件搭建1、仔细对照电路设计图，将芯片插入实验箱的相应插槽中。

2、确保芯片引脚与插槽接触良好，无松动现象。

（三）编程与调试1、使用数字电路实验箱提供的编程工具，对计数器和译码器进行编程设置。

2、例如，设置计数器的计数模式、初始值等参数。

3、打开电源，观察 LED 的亮灭情况。

4、如果流水灯效果不符合预期，使用数字万用表和示波器等工具检测电路中的信号和电压，排查故障。

五、实验中遇到的问题及解决方法（一）LED 不亮1、问题描述：接通电源后，所有 LED 均不亮。

2、排查过程：首先检查电源是否正常，然后使用万用表测量芯片引脚的电压，发现计数器芯片没有正常工作。

综合设计题一.流水灯1.总体思路8位流水灯始终是一亮七暗的，根据这个特点可以考虑采用74LS138译码器的输出来实现流水灯的循环电路。

同时，还可以用74LS161四位二进制计数器来控制74LS138的输入端，从而实现对灯亮灭的控制2.使用元件3—8译码器74LS138，四位二进制计数器74LS161，555定时器，七段数码管译码器驱动器4511芯片，数码管，电容，电阻，非门若干。

3.电路原理框图4.元器件在本电路中的主要功能○1555定时器555 定时器在本电路中的作用主要是产生占空比可调的矩形脉冲从而可以改变灯亮时间，而且它的振荡周期为T=0.7（R1+2R2）C。

此处C=0.1uF.由电路参数可知，当R1为10kΩ时，灯亮时间为0.0014s.它的功能主要由两个比较器决定。

两个比较器的输出电压控制RS 触发器和放电管的状态。

在电源与地之间加上电压，当 5 脚悬空时，则电压比较器 C的同相1的反相输入端的电输入端的电压为 2VCC /3，C2压为VCC /3。

若触发输入端 TR 的电压小于VCC /3，的输出为 0，可使 RS 触发器置 1，使输出端 OUT=1。

如果阈则比较器 C2的值输入端 TH 的电压大于 2VCC/3，同时 TR 端的电压大于VCC /3，则 C1的输出为 1，可将 RS 触发器置 0，使输出为 0 电平。

电路输出为 0，C2图如下：○2 74LS161计数器74LS161计数器在本电路中的作用是产生000-111脉冲控制74LS138的A2A1A，依次选通Y-Y7。

产生脉冲序列也可以用74LS191是四位二进制同步加/减计数器，与74LS161相比，它能够实现减计数，此处只需要求产生脉冲序列，而且74LS161是常用的计数器，所以选择74LS161产生脉冲序列。

所以采用反馈置数法，产生000-111脉冲序号，时钟脉冲外部接入，原理图如下图所示○374LS138译码器74LS138译码器在本电路中的作用主要是选通指示灯发光。

数字电子的课程设计流水灯一、课程目标知识目标：1. 学生能够理解数字电路基础，掌握基本逻辑门电路的工作原理及应用。

2. 学生能够掌握流水灯电路的设计原理，理解各部分功能及相互关系。

3. 学生能够了解数字电路在生活中的应用，认识到数字电子技术的重要性。

技能目标：1. 学生能够运用所学知识，设计简单的数字电路，具备实际操作能力。

2. 学生能够使用编程软件编写简单的程序，控制流水灯的显示效果。

3. 学生能够通过实践，培养动手能力、团队协作能力和问题解决能力。

情感态度价值观目标：1. 学生对数字电子技术产生兴趣，激发学习热情，培养积极探索的精神。

2. 学生能够认识到科技发展对生活的影响，增强社会责任感和创新意识。

3. 学生在实践过程中，培养良好的学习习惯，树立正确的价值观。

课程性质：本课程为数字电子技术实践课程，以理论为基础，实践为主，注重培养学生的动手能力和实际操作技能。

学生特点：初三学生，具备一定的物理基础和逻辑思维能力，对新鲜事物充满好奇，喜欢动手实践。

教学要求：结合学生特点，采用启发式教学，引导学生主动探究，注重理论与实践相结合，提高学生的综合素养。

通过课程学习，使学生能够达到上述课程目标，为后续学习打下坚实基础。

二、教学内容1. 数字电路基础知识：逻辑门电路原理、逻辑函数及其表达式、真值表等。

教材章节：第一章“数字电路基础”2. 流水灯电路设计原理：流水灯工作原理、电路组成、编程控制方法等。

教材章节：第三章“组合逻辑电路”及第五章“数字电路应用”3. 实践操作：流水灯电路搭建、编程控制、调试与优化。

教材章节：第六章“数字电路实践”教学安排与进度：第一课时：回顾数字电路基础知识，介绍流水灯工作原理。

第二课时：学习流水灯电路设计，分析电路各部分功能及相互关系。

第三课时：实践操作，学生分组进行流水灯电路搭建和编程控制。

第四课时：调试与优化，学生展示作品，交流心得，教师点评。

教学内容确保科学性和系统性，结合课程目标，注重理论与实践相结合，使学生能够在实践中掌握数字电子技术的基本知识和应用能力。

综合设计题一.流水灯1.总体思路8位流水灯始终是一亮七暗的，根据这个特点可以考虑采用74LS138译码器的输出来实现流水灯的循环电路。

同时，还可以用74LS161四位二进制计数器来控制74LS138的输入端，从而实现对灯亮灭的控制2.使用元件3—8译码器74LS138，四位二进制计数器74LS161，555定时器，七段数码管译码器驱动器4511芯片，数码管，电容，电阻，非门若干。

3.电路原理框图4.元器件在本电路中的主要功能○1555定时器555 定时器在本电路中的作用主要是产生占空比可调的矩形脉冲从而可以改变灯亮时间，而且它的振荡周期为T=0.7（R1+2R2）C。

此处C=0.1uF.由电路参数可知，当R1为10kΩ时，灯亮时间为0.0014s.它的功能主要由两个比较器决定。

两个比较器的输出电压控制RS 触发器和放电管的状态。

在电源与地之间加上电压，当 5 脚悬空时，则电压比较器 C的同相1的反相输入端的电输入端的电压为 2VCC /3，C2压为VCC /3。

若触发输入端 TR 的电压小于VCC /3，的输出为 0，可使 RS 触发器置 1，使输出端 OUT=1。

如果阈则比较器 C2的值输入端 TH 的电压大于 2VCC/3，同时 TR 端的电压大于VCC /3，则 C1的输出为 1，可将 RS 触发器置 0，使输出为 0 电平。

电路输出为 0，C2图如下：○2 74LS161计数器74LS161计数器在本电路中的作用是产生000-111脉冲控制74LS138的A2A1A，依次选通Y-Y7。

产生脉冲序列也可以用74LS191是四位二进制同步加/减计数器，与74LS161相比，它能够实现减计数，此处只需要求产生脉冲序列，而且74LS161是常用的计数器，所以选择74LS161产生脉冲序列。

所以采用反馈置数法，产生000-111脉冲序号，时钟脉冲外部接入，原理图如下图所示○374LS138译码器74LS138译码器在本电路中的作用主要是选通指示灯发光。

数字设计课程设计课题：流水灯的设计姓名：学号：老师：一、课程任务流水灯的设计二、任务要求设计一个可以循环移动的流水灯，灯总数为8盏。

具体要求如下：1、5亮，其余灭，右移三次后全灭；4、8亮，其余灭，左移三次后全灭；4、5亮，其余灭，各向两边移三次后全灭；1、8亮，其余灭，各向中间移三次后全灭。

要求彩灯电路在某电路板上完成，该电路板能够提供48MHz标准时钟信号，附带有8个共阳的LED管可作为彩灯使用。

要实现的电路的框图如图所示：要实现的电路848MHz8个LED灯图1 要实现的电路框图三、设计思路8盏灯可以分为两组，每组只有一盏灯点亮或者全灭，每盏灯有左移和右移两种移动方式，所以原理框图如下:四、电路设计1.48MHz时钟信号的产生2.分频电路模块通过1/48M分频器将48MHz信号分频为1Hz信号3.周期和方向控制每一组的四盏灯都是依次点亮后再熄灭，第一组的四个灯是先右移三次后全灭再左移三次后全灭，第二组则是先右移三次后全灭再左移三次后全灭然后从第四灯再左移三次后全灭再右移三次后全灭，所以可见第一组的控制信号的周期应为1Hz的5分频，第二组的控制信号的周期应为1Hz的10分频.第一组的5分频通过74LS169的Q A与Q b相与后经T触发器获得（T触发器通过74LS74的D触发器改得），再将获得的5分频信号接到74LS169的U/D引脚用以控制信号灯的移动方向。

再通过译码器74LS139 的1A,2A，g分别与169Q A，Q b和Q c相连，经过译码后接反相器后接上LED灯，用以控制灯的明灭。

在Multisim中的仿真电路图如下（输入信号为1HzTTL信号）：得到的输出结果为：1→2→3→4→0→4→3→2→1→0→1→2→3→4→0→4→3→2→1的循环（数字0表示全灭，1到4表示亮着的灯的位置）。

第二组的10分频信号通过同第一组一样的5分频信号再经过一次T触发器获得。

通过另一片74LS169得到一个信号使第片74LS169每过1个5分频置位一次。

流水灯设计专业班级学生指导教师日期2011年7 月7日一．名称：流水灯设计方法：1.利用555定时器制作一个秒信号发生器。

（1）.555定时器的结构图图1.555定时器结构图（2）.555定时器功能表（3）.秒信号产生计算参数：图.3. 用555做的多谐振荡器因为R1=R2，所有取2搞47KΩ和一个2KΩ的电阻串联。

就得到如图3的设计图。

2．控制电路（1）.用分配器控制彩灯的流水式.74HC4017中1-7,9-11为输出管脚，输出为1000000000—010*******—0010000000—0001000000——0000100000——0000010000——00000001000——0000000100——00000000010——0000000001——1000000000.符号如下图。

逻辑图封装图14管脚是时钟输入端。

13是低电平有效。

15清零端端。

12管脚为进位端。

这个设计中我们只用1个芯片，所有不用12端。

（2）.时序波形图3.仿真过程通过一个星期的课程设计，我们了解到此次设计主要是完成LED循环闪烁电路的设计，当我把准备好关于此次课程设计的资料分析后，我没有到学校的实验室进行本次课程设计，而是天天在寝室或者图书馆来回跑，进过这些天的努力，终于完成了12V直流稳压电源和LED循环闪烁次得任务。

当我把电路连接好后，做了最后的检查，在检查过后，就是进行电路仿真过程。

当电路仿真成功后，就是进行LED循环闪烁电路部分的观察，当通电后，LED 循环闪烁，在通电后，看LED灯是否按照我们本次课程设计的要求进进行闪烁，如果不按照要求闪烁的话，再进行电路的检查，直到结果正确才成功。

检查电路设计的原理图即导线的链接，并确定导线的链接与电路原理图一致。

检查导线的链接，并检查导线是否断路，根据电路原理图，检查各导线对应的按点是否接好。

检查完线路，确定电路完全连好。

点击运行仿真，这是可以看到电路发光情况。

第1篇实验名称：流水灯实验实验日期：2021年10月25日实验地点：实验室实验者：张三一、实验目的1. 了解流水灯的原理和组成；2. 掌握流水灯的制作方法；3. 培养动手能力和团队合作精神。

二、实验原理流水灯是一种通过改变电路中各个灯泡的连接方式，实现灯光顺序变化的电子装置。

其原理是利用555定时器产生一个周期性的方波信号，通过控制方波信号的占空比，实现不同灯泡的顺序点亮。

三、实验器材1. 555定时器1个；2. 集成电路板1块；3. 灯泡4个；4. 电阻4个；5. 电池1节；6. 导线若干；7. 万用表1个；8. 电烙铁1把；9. 剪线钳1把。

四、实验步骤1. 制作电路板：将555定时器、电阻、灯泡等元件焊接在电路板上。

2. 连接电路：将电池的正负极分别连接到电路板的电源端，将555定时器的输出端分别连接到灯泡的正极，将灯泡的负极分别连接到电路板的GND端。

3. 测试电路：使用万用表测量555定时器的输出电压，确保输出电压在正常范围内。

4. 调整占空比：通过改变电阻的阻值，调整555定时器的占空比，实现不同灯泡的顺序点亮。

5. 验证实验：观察流水灯的运行情况，确认实验是否成功。

五、实验结果与分析1. 实验成功：通过调整电阻的阻值，实现了4个灯泡的顺序点亮，实验成功。

2. 分析：在实验过程中，我们发现调整电阻的阻值可以改变555定时器的占空比，从而改变灯光的顺序。

当电阻阻值增大时，占空比减小，灯光点亮速度变慢；当电阻阻值减小时，占空比增大，灯光点亮速度变快。

六、实验结论通过本次流水灯实验，我们掌握了流水灯的原理和制作方法，提高了动手能力和团队合作精神。

实验结果表明，通过调整电阻的阻值，可以实现不同灯泡的顺序点亮，达到流水灯的效果。

七、实验反思1. 在实验过程中，我们发现电路板焊接过程中容易出现短路现象，因此在焊接过程中要仔细检查，确保电路板焊接正确。

2. 在调整电阻阻值时，要注意观察灯光的变化，以便找到最佳的电阻阻值。

综合设计题一.流水灯1.总体思路8位流水灯始终是一亮七暗的，根据这个特点可以考虑采用74LS138译码器的输出来实现流水灯的循环电路。

同时，还可以用74LS161四位二进制计数器来控制74LS138的输入端，从而实现对灯亮灭的控制2.使用元件3—8译码器74LS138，四位二进制计数器74LS161，555定时器，七段数码管译码器驱动器4511芯片，数码管，电容，电阻，非门若干。

3.电路原理框图4.元器件在本电路中的主要功能○1555定时器555 定时器在本电路中的作用主要是产生占空比可调的矩形脉冲从而可以改变灯亮时间，而且它的振荡周期为T=0.7（R1+2R2）C。

此处C=0.1uF.由电路参数可知，当R1为10kΩ时，灯亮时间为0.0014s.它的功能主要由两个比较器决定。

两个比较器的输出电压控制RS 触发器和放电管的状态。

在电源与地之间加上电压，当5 脚悬空时，则电压比较器C1的同相输入端的电压为2VCC /3，C2的反相输入端的电压为VCC /3。

若触发输入端TR 的电压小于VCC /3，则比较器C2的输出为0，可使RS 触发器置1，使输出端OUT=1。

如果阈值输入端TH 的电压大于2VCC/3，同时TR 端的电压大于VCC /3，则C1的输出为0，C2的输出为1，可将RS 触发器置0，使输出为0 电平。

电路图如下：○274LS161计数器74LS161计数器在本电路中的作用是产生000-111脉冲控制74LS138的A2A1A0，依次选通Y0-Y7。

产生脉冲序列也可以用74LS191是四位二进制同步加/减计数器，与74LS161相比，它能够实现减计数，此处只需要求产生脉冲序列，而且74LS161是常用的计数器，所以选择74LS161产生脉冲序列。

所以采用反馈置数法，产生000-111脉冲序号，时钟脉冲外部接入，原理图如下图所示○374LS138译码器74LS138译码器在本电路中的作用主要是选通指示灯发光。

数字电子技术课程设计流水灯：，专业：电子信息技术及仪器班级：电仪09-3班！姓名：***学号：***********&一设计目的流水灯：一排灯按一定的顺序逐次点亮，设计流水灯的方法有很多种，我的设计思路是：NE555产生秒脉冲信号，74LS161组成8进制计数器，74LS138进行译码，通过三极管的带负载能力，点亮发光二极管。

二设计方法…NE555仿真图：实现8进制加计数然后对74LS161进行8进制改组，需要一个与非门，用到芯片74HC00也就是奖74LS161的输出端通过与非门，当输出为8时为一的输出与非后接到74LS161的清零段。

!仿真图如下：的译码74LS138 为3 线－8 线译码器，共有 54/74S138和 54/74LS138 两种线路结构型式。

其工作原理如下：①一个选通端（E1）为高电平，另两个选通端（(/E2))和/(E3)）为低电平时，可将地址端（A0、A1、A2）的二进制编码在Y0至Y7对应的输出端以低电平译出。

比如：A2A1A0=110时，则Y6输出端输出低电平信号。

②利用 E1、E2和E3可级联扩展成 24 线译码器；若外接一个反相器还可级联扩展成 32 线译码器。

③若将选通端中的一个作为数据输入端时，74LS138还可作数据分配器。

④74LS138的功能表如下：⑤，⑥仿真图如下4 . 三极管驱动发光二极管使用PNP 型三极管仿真图如下：4．译码驱动及显示单元电路^选择CD4511作为显示译码电路；选择LED数码管作为显示单元电路。

由CD4511把输进来的二进制信号翻译成十进制数字，再由数码管显示出来。

这里的LED数码管是采用共阴的方法连接的。

计数器实现了对时间的累计并以8421BCD码的形式输送到CD4511芯片，再由4511芯片把BCD码转变为十进制数码送到数码管中显示出来。

仿真图如下:三、总电路图(仿真如下:4、总结1．实验过程中遇到的问题及解决方法①面包板测试测试面包板各触点是否接通。