《数字逻辑电路》实训报告
专业：通信工程
学生姓名：禤禄才
学号： **********
指导教师：梁晓梅、窦文淼、黄东、
游骏
2013年5月22日
彩灯控制电路的设计与制作
1 整机设计
1.1 设计要求：
本次实训的要求通过两片移位寄存器74LS194芯片及一片555定时器芯片实现流水灯的功能，功能包括能实现灯的左移和右移以及清零。 1.1.1设计任务：
本次实训任务需要在老师给定的原理图的基础上，自行添加555定时器的原理图以实现脉冲信号的输入，在经过protel 软件画出原理图后生成PCB 图，然后把PCB 图打印到硅板上，在经过对硅板的铜的腐蚀将PCB 电路转移到硅板上，在将元器件焊上，最后插上5V 电源，对板子进行调试后得出相应的功能。 1.1.2性能指标要求：
性能指标要求完成的电路板能实现流水灯的左移右移功能，能够进行清零，电路板工作稳定，电路板不应出现虚焊并且显示灯不可在未进行任何操作下时亮时灭，显示灯的左移右移能实现快速与慢速的移动。 1.2 整机实现的基本原理及框图:
1.2.1基本原理
本次实训用到了555芯片和74LS194芯片，通过这两个芯片能实现的功能科知道本次实训的电路的基本原理，555芯片的基本功能及原理有：
555定时器是一种模拟和数字和数字功能相结合的中规模集成器件.555定时
器的电压范围宽,可在4.5V~16V 工作，输出驱动电流约为200mA ，因其输出可与TTL 、CMOS 或者模拟电路电容兼容。555定时器成本低，性能可靠，只需要外接几个电阻、电容，就可以实现多谐振荡器、单稳态触发器及施密特触发器等脉冲产生与变换电路。
555脉冲
信号
控制电路
LED 灯显示
复位/置数电路
555定时器的功能主要有两个比较器决定。两个比较器的输出电压控制RS触发器和放电管状态。
如图（1）所示。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VVV/3，则比较器C2的输出为0，可使RS触发器置1，使其输出OUT=1。
如果阈值的输入端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，可使RS触发器置0，是输出为0电。
本次实训我话的555原理如图1所示：
图1:555原理图
其中R10、R11,R12,R13为31K,51K,31K,51K的电阻，C1为0.001mF、C2为0.01mF 的电容，VCC为+5V电源，GND接地。接通电源后，电容C被充电当Vc上升到2/3Vcc 时，使V0为低电平，同时放电三极管T导通，此时电容C通过R2和T放电，V0下降。•当Vc下降到1/3Vcc时，V0翻转为高电平。电容器放电所需时间为tpL=R2CIn2; •当放电结束时，T截止，Vcc将通过R1、R2的电容器C充电，Vc由Vcc/3上升到2/3Vcc所需的时间为tpH=(R10+R11)CIn2;
•当Vc上升到2/3Vcc时，电路又翻转为低电平。
总结：如此周而复始，于是，在电路的输出端就可以得到一个周期性的矩形波,即电路所需要的秒脉冲。
实训还用到了两片74LS194芯片，他们的管脚图如图2所示：
图2:74LS194管脚图
芯片的各个管脚分及其功能可在图2中得知，其实现的功能有：Cp脚接1HZ
的脉冲信号。MR接高电平。D0接低电平，D1、D2、D3接高电平。接通电源，开始S1，S2均断开，74LS194置数使得Q0输出低电平，Q1、Q2、Q3均输出高电平，第一个灯发光，其余均熄灭。具体循环情况如下所述：
•若上面开关闭合，下面开关打开，即S1输入低电平，S0输入高电平，此时移位寄存器将进行右移，同时输出端Q3接到右移输入端SR，这样使得每隔一秒从左到右换一个灯亮。
•若上面开关断开，下面开关闭合，即S1输入高电平，S0输入低电平，此时移位寄存器进行左移，同时输出端Q1接到左移输入端SL，这样循环使得灯从右到左每隔一秒换一个灯亮。
图3 8彩灯循环电路
如图3所示,接通电源后,有以下两种情况：
•当S2闭合,移位寄存器进行清零,所有的输出为低电平此时8个二极管全亮。
•当S2断开，S3、S4断开时，移位寄存器具有置数功能，此时左芯片的Q0输出低电平，其余均输出高电平，所以只有第一个灯被点亮。
在上述置数的基础上，若将S3闭合，S4断开则进行移位，其工作原理与4位循环彩灯类似，可以进行8位流水灯右移循环。同理，若将S3断开，S4闭合，也可使其进行右移位循环。
1.2.2总体框图
总体的框图为：
2 各功能电路实现原理及电路设计
555芯片区域的功能实现原理是因为有555芯片进行控制，555芯片能产生不同频率的脉冲，原理图如上述的图1所示。实现流水灯的功能的主要芯片为74LS194芯片，他们又叫做移位寄存器，具有将信号进行移位的功能，其管脚图及本次实训设计的原理图分别如图2，图3所示。
3 制作与调试过程
制作过程：先在protel软件上画出总原理图，然后画封装图，有些元器件可以要库里面的封装图，画完原理图后将原理图生成PCB图，并自行排版元器件，然后对PCB 图里的元器件进行连线以及跳线处理，之后将PCB图打印到硅板有铜的那一面上，打印完成后将板子进行腐蚀，使多余的铜在板子上被腐蚀掉，留下可用的电路，之后将板子对照PCB图进行对焊盘的打孔处理，最后将元器件焊到板子上。为此，一块电路板就制作完成了。
调试过程：将电路板接上5V电源电路，将清零端置一，将第一个74LS194芯片P0~P3处的开关向上拨，再将s1置0，S0往上拨，就可以实现LED灯向右移的功能，同理，将s0置0，s1置1，可实现LED灯向左移的功能。
4电路测试
电路测试：将电路板接上5V电源电路，将清零端置一，将第一个74LS194芯片P0~P3处的开关向上拨，再将s1置0，S0往上拨，就可以实现LED灯向右移的功能，同理，将s0置0，s1置1，可实现LED灯向左移的功能，将清零端置0时，若灯都熄灭，则说明电路时正确的。
4.1 测试仪器与设备
测试仪器以及设备我用到了万用表，用万用表的电压档测试了芯片工作时的电压，查看是否达到芯片工作的工作电压，还用电流档测试了电路是否有电流流过，用此检测出是否有虚焊的可能。
4.2 指标测试
指标测试：将电路板接上5V电源电路，将清零端置一，将第一个74LS194芯片P0~P3处的开关向上拨，再将s1置0，S0往上拨，就可以实现LED灯向右移的功能，同理，将s0置0，s1置1，可实现LED灯向左移的功能，在上述完成的基础上，对555芯片区域的R10，R11电阻开关接通，可看出LED灯向左向右移动的时间有快慢之分，快慢的时间可根据上述的555芯片脉冲的计算公式计算出来。
4.3 误差分析
误差分析：在焊完元器件到电路板上后，接通电源，有时候动一下板子，LED灯会一闪一闪，与所想要实现的功能产生了偏差，在经过用万用表的检查后发现LED灯出
