《简单电子系统设计》设计报告彩灯循环控制的设计及制作
姓名
学号
年级
专业电气工程及其自动化
系（院）
指导教师
2012 年5 月20 日
一. 设计任务和要求
设计任务：
1、彩灯能够自动循环点亮。
2、彩灯循环显示且频率快慢可调。
3、该控制电路具有16路以上输出。
设计要求：
（1）采用555定时器及接元件R1.R2.C组成多谐震荡电路提供脉冲信号。
（2）由74LS161集成块进行数据选择。
（3）两块74LS138集成块依次输出低电平，对小灯进行选择开关控制亮灭。
二、设计方案选择与论证
此电路元件少且应用广泛，在实验室中易于找到。
555定时器电路引发脉冲信号，74LS161进行数据选择，控制脉冲信号，74LS138则控制低电平信号的输出，从而实现彩灯的循环控制。
三、设计内容
1、震荡电路
主要用来产生时间基准信号（脉冲信号）。因为循环彩灯对频率的要求不高，只要能产生高低电平就可以了，且脉冲信号的频率可调，所以采用555定时器组成的振荡器，其输出的脉冲作为下一级的时钟信号。
由555定时器和外接元件R
1、R
2
、C构成多谐振荡器，脚2与脚6直接相连。
电路没有稳态，仅存在两个暂稳态，电路亦不需要外接触发信号，利用电源通过
R 1、R
2
向C充电，以及C通过R
2
向放电端
放电，使电路产生振荡。电容C在和
之间充电和放电，从而在输出端得到一系列的矩形波。
输出信号的时间参数是：T=
=0.7
（R
1+R
2
）C
=0.7R
2
C
其中，为V
由
C
上升到
所需的时间，
为电容C放电所需的时间。
R1=R2=10K,C=47uF,T=1S
555电路要求R1与R2均应不小于1KΩ，但两者之和应不大于3.3MΩ。
如下图所示为在Multisim9里仿真时的实际连接电路。其中端口3为输出端，使用的时候只要将端口3接到CLK端即可。
47uF
555定时仿真结果图形如下图所示：
分析：
根据上图分析结果，与预期结果一直，故设计正确。
2、计数器、译码分配器
74ls161的管教图：
管脚图介绍：
时钟CP和四个数据输入端P0~P3
清零/MR
使能CEP，CET
置数PE
数据输出端Q0~Q3
以及进位输出TC. (TC=Q0·Q1·Q2·Q3·CET)
74LS161时序波形图
<74LS161功能表>
输入输出
C R CP L
D
EP ET D
3
D
2
D
1
D
Q
3
Q
2
Q
1
Q
0 Ф Ф Ф Ф Ф Ф Ф Ф 0 0 0 0
从74LS161功能表功能表中可以知道，当清零端CR=“0”，计数器输出Q3、Q2、Q1、Q0立即为全“0”，这个时候为异步复位功能。当CR=“1”且LD=“0”时，在CP信号上升沿作用后，74LS161输出端Q3、Q2、Q1、Q0的状态分别与并行数
据输入端D3，D2，D1，D0的状态一样，为同步置数功能。而只有当
CR=LD=EP=ET=“1”、CP脉冲上升沿作用后，计数器加1。74LS161还有一个进位输出端CO，其逻辑关系是CO= Q0·Q1·Q2·Q3·CET。合理应用计数器的清零功能和置数功能，一片74LS161可以组成16进制以下的任意进制分频器。
由此可见，当74ls161有连续脉冲输入时，其对应的输出端依次变为高电平状态，故可直接用作顺序脉冲发生器。
3、显示电路
主要由发光二极管和74ls138芯片组成。当74ls138的输出端依次输出低电平时,驱动发光二极管也依次点亮，产生一种流动变化的效果。发光二极管要求驱动电压小一点，一般在1.66 v左右，电流在5 mA左右。彩灯的循环速度由脉冲源频率决定。R、C构成微分电路，用于上电复位。74ls138引脚图：
3线-8线译码器74LS138的功能表：
用两片74LS138接成的4线－16线译码器：4、multisim电路仿真
四、电路调试
刚做完时，检查电路只有部分灯亮，和同学讨论之后才得知引脚焊接错误，于是重新来过。第二次焊接完全成功，但是161不工作，在经过几个晚自习的调试之后，我的努力终于获得了回报，实验结果很理想。
五、收获体会、存在问题和进一步的改进意见等
课程设计刚开始，拿着选定的题目不知如何入手。毕竟课程设计不同于实验课，电路图都要自己设计。静下心来，仔细分析题目，再加上指导老师的说明与提示，心中才有了谱。将整个系统根据不同的功能化分成模块，再分别进行设计，逐个攻破，最后再将其整合即可。
在设计过程中，既有用过的芯片，又有没用过的，只能自己查表，分析功能。即学即用。最后调试阶段，哪怕一个小小的错误也会使结果出不来。只好一条线一条线地查，一个孔一个孔地测。结果终于出来了，又发现有的地方还应改进。如快慢节拍不是很明显， 555产生的时钟信号频率太小等等。
通过这次课程设计，使我受益颇多。既巩固了课堂上学到的理论知识，又掌握了常用集成电路芯片的使用。在此基础上学习了数字系统设计的基本思想和方法，学会了科学地分析实际问题，通过查资料、分析资料及请教老师和同学等多种途径，独立解决问题。同时，也培养了我认真严谨的工作作风。
另外在这次实验中我们遇到了不少的问题，最终一一解决了遇到的问题。在我们遇到不懂的问题时，利用网上和图书馆的资源，搜索查找得到需要的信息。和队友之间相互讨论，明白了团队合作的重要性。这次的制作也让我们感受到，我们在电子方面学到的只是很小的一部分知识，我们需要更多的时间来自主学习相关知识。
六、设计所用元器件
七、参考文献
[1] 卢庆林.数字电子技术基础实验与综合训练.北京，高等教育出版社，2002;
[2] 刘丽君.王晓燕主编.电子技术基础实验教程.南京：东南大学出版社，2008
