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八位流水灯设计

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西安欧亚学院 信息工程学院

2015 /2016学年 第一学期 课程设计报告

课程名称： 数字电子技术 班 级 学 号: 统本通信1302 * * * *: *** 完 成 时 间: 2015.12 目录 1.设计目的任务及要求................................................ 1 1.1电路要求 ........................................................ 1 1.2报告要求 ........................................................ 1 2.题目分析.......................................................... 1 3.方案选择.......................................................... 1 4.原理框图.......................................................... 1 5.主要元器件介绍.................................................... 2 5.1 74LS138......................................................... 2 5.2 74LS161......................................................... 2 5.3 555定时器 ...................................................... 3 6.电路设计.......................................................... 3 6.1 74LS138译码电路 ................................................ 3 6.2 555脉冲序列设计 ................................................ 4 6.3 矩形波发生器.................................................... 5 7.电路仿真及结果分析................................................ 5 7.1 电路仿真........................................................ 5 7.2 仿真结果分析.................................................... 5 8．总结............................................................. 6 9. 参考文献......................................................... 7 数字电子技术课程设计

1 1.设计目的任务及要求 通过本次课程设计和电路装调实践，验证所学专业理论，加深概念理解，培养和提高学生的综合应用能力和团队合作能力。 采用实验室所有的芯片，做出可实现8位流水灯循环点亮的电路。 1.1电路要求 (1) 熟悉器件功能、管脚及应用参数。 (2) 熟悉电路结构、原理及工作特性。 (3) 掌握电路的静态测试方法，包括：电路所用原件测试和芯片的测试。 (4) 动态测试：用发光二极管测试输出结果。 (5) 故障分析、定位及排查。 1.2报告要求 (1) 画出完整的电路图，简述工作原理及涉及的核心知识点。 (2) 调整电路前进行电路特性仿真、得出电路仿真图形。 (3) 测试结果并记录。 (4) 总结本次课程设计的收获、体会

2.题目分析 74LS138为3-8线译码器，它的工作原理是：①当一个选通端（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。举例说明：如果A2A1A0=001，那么Y1输出0，其余输出1，发光二极

管阴极接Y0-Y7，阳极接VCC，接上限流电阻，则Y1端发光二极管发光。

课题要求设计八位二极管循环点亮，则需要一系列脉冲序列，使得A2A1A0电平发生变

化。即依次选通Y0-Y7，脉冲从000-111。

3.方案选择 利用74LS161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74LS160产生脉冲序列。 74LS161计数必须有时钟脉冲，如何获得时钟脉冲： 一、函数发生器获得； 二、555定时器可以产生方波； 因为实验要求，决定采用555定时器产生方波，而且频率更容易控制。

4.原理框图

图4.1.1 数字电子技术课程设计 2 5.主要元器件介绍 表5.1 元件 数量（个）

555集成芯片 1 74LS161 1 74LS138 1 74LS04 1 10KΩ电阻 2 0.01uF电容 1 47uF电容 1 发光二极管 8

5.1 74LS138 74LS138 为3-8译码器，其工作原理如下：当一个选通端（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。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。

5.2 74LS161 74LS161是常用的四位二进制可预置的同步加法计数器。

图5.2.1

图5.1.1 数字电子技术课程设计 3 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。 5.3 555定时器 555 定时器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。

6.电路设计 设计思想：电路分模块进行，最后再整合。 6.1 74LS138译码电路 在A2A1A0手动控制高低电平测试灯的亮灭是否符合要求，如图所示，测试的是000信号和011信号 。

图5.3.1 数字电子技术课程设计

4 图6.1.1 图6.1.2 6.2 555脉冲序列设计

采用反馈置数法，利用555定时器产生000-111脉冲序号，时钟脉冲外部接入，原理图如下图所示

VCC5VU174ALS138NY015Y114Y213Y312Y411Y510Y69Y77A1B2C3G16~G2A4~G2B5LED1LED2LED3LED4LED5LED6LED7LED8R1470ΩR2470ΩR3470ΩR4470ΩR5470ΩR6470ΩR7470ΩR8470ΩVCC5VJ1Key = SpaceJ2Key = SpaceJ3Key = SpaceVCC5VVCC5VVCC5V

VCC5VU174ALS138NY015Y114Y213Y312Y411Y510Y69Y77A1B2C3G16~G2A4~G2B5LED1LED2LED3LED4LED5LED6LED7LED8R1470ΩR2470ΩR3470ΩR4470ΩR5470ΩR6470ΩR7470ΩR8470ΩVCC5VJ1Key = SpaceJ2Key = SpaceJ3Key = SpaceVCC5VVCC5VVCC5V

U274ALS161BNQA14QB13QC12QD11RCO15A3B4

C5

D6

ENP7ENT10

~LOAD9~CLR1

CLK2

VCC5V

VCC5VV1

1kHz 5 V

XLA1CQT1

F图6.2.1 图6.2.2

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数电实验——广告流水灯

数电实验——广告流水灯

第五次实验报告第五次实验要求学生完成如下任务：广告流水灯：用时序期间、组合器件和门电路设计一个广告流水灯，该流水灯由8个LED组成，工作时始终为1暗7亮，且这一个暗灯循环右移，1)写出设计过程，画出设计的逻辑电路图，按图搭接电路2)验证实验电路的功能3)将1秒连续脉冲信号加到系统时钟端，观察并记录时钟脉冲CP、触发器的输出端Q2、Q1、Q0的波形实验5.1一、实验原理图设ZZ0ZZ1ZZ2ZZ3ZZ4ZZ5ZZ6ZZ7分别为8个灯的输出段，由题意得卡诺图如下：触发器输出端输出端QQ2QQ1QQ0ZZ0ZZ1ZZ2ZZ3ZZ4ZZ5ZZ6ZZ70 0 0 0 1 1 1 1 1 1 10 0 1 1 0 1 1 1 1 1 10 1 0 1 1 0 1 1 1 1 10 1 1 1 1 1 0 1 1 1 11 0 0 1 1 1 1 0 1 1 11 0 1 1 1 1 1 1 0 1 11 1 0 1 1 1 1 1 1 0 11 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0通过74161对时钟脉冲进行计数输出，利用74138进行译码输出。

实验原理图：二、实验目的广告流水灯：用时序期间、组合器件和门电路设计一个广告流水灯，该流水灯由8个LED组成，工作时始终为1暗7亮，且这一个暗灯循环右移，1)写出设计过程，画出设计的逻辑电路图，按图搭接电路2)验证实验电路的功能将1秒连续脉冲信号加到系统时钟端，观察并记录时钟脉冲CP、触发器的输出端Q2、Q1、Q0的波形三、实验器材1.实验材料74HC161、74HC138、面包板、发光二极管1KΩ电阻和导线2.实验仪器口袋实验室四、实验步骤1.按上图所示原理图在面包板上连接好实物图2.连接pocketlab，引脚7接时钟，引脚0~2分别接触发器输出端QQ0QQ1QQ2，观察逻辑分析仪波形及小灯泡的亮灭情况。

五、实验验证QQ2QQ1QQ0=000：QQ2QQ1QQ0=001：QQ2QQ1QQ0=010：QQ2QQ1QQ0=011：QQ2QQ1QQ0=100：QQ2QQ1QQ0=101：QQ2QQ1QQ0=110：QQ2QQ1QQ0=111：。

流水灯控制系统设计

流水灯控制系统设计

目录第1章方案的论述以与与最终方案的确定......................... - 1 -1.1第一种方案的论述. (1)1.2第二种方案的论证 (1)1.3第三种方案的论述 (1)1.4最终方案的确定 (2)第2章硬件设计.................................................. - 3 -2.1总体方案设计分析. (3)2.2系统逻辑框图 (3)2.3主要元器件简介 (3)2.3.1 8086CPU ························································································- 3 -2.3.2 地址锁存器74LS373的内部电路与工作原理························- 6 -2.3.3 可编程外围接口芯片8255A的简介.........................................- 8 -第3章软件设计.................................................- 13 -3.1程序流程设计.. (13)3.1.1 主程序流程·················································································· - 13 -3.1.2 程序流程图·················································································· - 14 -3.1.3 系统硬件连接图········································································· - 15 -3.1.4 源程序设计(附录) ....................................................................... - 15 -3.2设计最终理想结果与原理.. (15)3.2.1 左向移动流水灯········································································· - 15 -3.2.2 右向移动流水灯········································································· - 15 -设计心得·························································- 17 -参考文献·························································- 18 -附录······························································- 19 -第1章方案的论述以与与最终方案的确定1.1 第一种方案的论述第一种方案，使用AT89C51单片机实现流水灯闪烁设计。

流水灯控制系统设计(单片机)

流水灯控制系统设计(单片机)

实验报告单实验名称：流水灯控制系统设计实验项目：实验目的：1. 理解单片机系统软硬件开发的过程，单片机基本的I/O控制方法。

2. 掌握51单片机的汇编指令。

3. 掌握Proteus硬件仿真软件的使用及技巧。

4. 掌握Keil uVision程序开发软件的使用技巧。

实验器材：安装了Keil uVision5和Proteus的电脑；实验原理：通过更改P2口8位的高低电平，分别控制8个Led灯的亮灭。

单片机流水灯的实质是单片机各引脚在规定的时间逐个上电，使LED灯能逐个亮起来但过了该引脚通电的时间后便灭灯的过程，实验中使用了单片机的P2端口，对8个LED灯进行控制，要实现逐个亮灯即将P2的各端口逐一置零，中间使用时间间隔隔开各灯的亮灭。

使用rl或rr a实现位的转换。

然后将A寄存器转换一次便送给P2即MOV P2,A便将转换后的数送到了P2口，不断循环下去，便实现了逐位置操作。

具体的亮灭情况如下表：要实现“流水灯”效果，也就是需要将P2口的输出值发生以下变化:FE→FD→FB→F7→EF→DF→BF→7F→BF→DF→EF→F7→FB→FD→FE ..... 可以使用一个循环，不断对数据进行移位运算实现。

这里的移位指令采用RL和RR,即不带进位的位移运算指令。

如果使用带进位的位移运算指令(RLC 和RRC),则需要定期把cy置0，否则会出现同时亮起两个发光二极管的情况。

实验步骤：1.在仿真系统Proteus中实现电路原理图设计；新建设计文档、设置工作环境、选择并放置元器件、对原理图进行布线、原理图的电器规则检查、调整、保存和输出报表等。

2.源代码的设计与生成目标代码；在Keil uVision5平台进行C语言和汇编语言源代码的输入、编译与调试，并生成可执行文件.hex。

C语言存储为.c文件，汇编语言存储为.asm文件。

3.调试与仿真在Proteus中将可执行文件.hex加载到单片机中，对系统进行虚拟仿真。

流水灯课程设计报告

流水灯课程设计报告

摘要流水彩灯控制器在我门日常生活中有重要的运用，如广告牌的设计和节日彩灯的设计都能运用到它的原理。

本次设计的流水彩灯控制器是其中较简单的，但这是进行复杂设计的基础。

本次课程设计要设计一个流水彩灯控制器〔用8只发光二极管显示，至少三种工作方式〕。

首先要分析设计要求，从要实现至少三种工作方式入手推导出要使用的芯片。

可通过八位右移寄存器74LS164实现八个彩灯的向右移动，从它的右移输入端控制来实现它的流水彩灯的变化。

要控制流水彩灯的变化，可通过一个八位拨码开关，八选一数据选择器74LS151，模十六加法计数器74LS161来实现。

时钟信号由一个555产生，产生周期可由一个滑动变阻器控制。

而彩灯的变化可由拨码开关自行选择。

经实验验证，所设计的流水彩灯控制器能完成题目要求。

关键词 : 时钟脉冲；分频；移位寄存器；数据选择器；拨码开关；目录摘要 (1)1设计课题与要求 (3)1.1设计方案选择 (3)2 系统模块组成 (4)2.1系统组成框图 (4)2.2各模块的组成与功能分析 (4)3 单元电路设计与计算 (5)3.1时钟脉冲产生电路 (5)3.2单种码产生电路 (7)3.3拨码开关控制电路 (8)3.4输出电路设计 (10)4 整机电路设计 (12)整机电路工作原理 (10)5 组装调试 (13)5.1仿真过程 (15)6 总结 (15)结论 (16)参考文献 (16)附录1 流水彩灯控制器原理总图 (17)附录2 PCB总图 (17)附录 2 元器清单 (18)1 设计课题及要求〔一〕题目：流水彩灯控制器〔二〕基本要求：1、用8只发光二极管显示。

2、至少三种工作方式。

1.1 方案选择利用数字芯片实现。

用555做时钟信号，用模十六加法计数器74LS161的输出端的最高位Q3，模十六加法计数器74LS161的输出端的Q1Q2Q3接到八选一的数据选择器74LS151的选择控制端。

74LS151的八个输入端都接到八位拨码开关，由拨码开关和控制端控制输出端，输出端接到移位寄存器74LS164的输入端。