数字电路课程设计--彩灯的设计与制作
数字电路课程设计--彩灯的设计与制作
数电课程设计彩灯的设计与制作
一．设计要求及主要技术指标错误!未定义书签。
1.1 设计要求 (2)
1.2 主要技术指标 (5)
1.3设计目的 (5)
二、设计方案的选择和电路框图 (6)
2.1 题目分析 (6)
2.2题目设计 (6)
2.3 结构框图如图（一） (6)
三、设计原理 (6)
四、芯片功能 (7)
（一）555定时 (7)
（二）74LS138 (8)
（三）74LS191 (10)
（1）74LS191 简介 (10)
（2）74LS191应用 (11)
五、电路的实验结果： (12)
六、整体电路图 (15)
七、所用元件及器材 (16)
八、课程设计的心得体会 (16)
一．设计要求及主要技术指标
1.1 设计要求
（1）、根据技术指标要求确定电路形式，分析工作原理，计算元件参数。
（2）、列出所用元器件清单到实验室去寻找。
（3）、安装调试所设计的电路，使之达到设计要求。
（4）、记录实验结果。
（5）、撰写设计报告。
1.2 主要技术指标
（1）实现16个LED灯循环点亮。
（2）间隔时间可调。
（3）LED灯的闪烁按一定的规则变化，可通过输入开关设置闪烁规律。
（4) 电路有复位控制，复位按钮闭合时LED循环输出，按钮断开彩灯熄灭。
1.3设计目的
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。
（1）学会分析、设计和测试用555定时器构成的多谐振荡器。
（2）熟悉译码器和中规模集成计数器的工作原理。
（3）利用译码器和计数器设计彩灯控制电路，实现不同的闪烁效果。
二、设计方案的选择和电路框图
2.1 题目分析
我们设计的流水灯实际上是主要使用一个74LS191，两个74LS138，和一个555定时器这四个芯片对16个LED进行控制，产生循环控制的效果。
2.2题目设计
用附加电容、电阻把555定时器接成一多谐震荡器，产生脉冲信号。两个74LS138扩展成4-16线译码器，与LED向接。74LS191作为计数器。
2.3 结构框图如图（一）
555时序电路?74LS191计数部分?LED显示部分?74LS138译码电路部分
图（一）结构框图
三、设计原理
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，控制器具有多路输出。该电路由555定时器、74LS191计数器和
138译码器组成。74LS191计数器的时钟信号由555振荡电路提供，改变555的振荡频率，改变计数器的快慢，即可控制彩灯闪烁的快慢。计数器输出信号输人至138译码器，由138译码，根据计数器输出不同的计数结果，即可控制138译码器译码得到不同的输出信号，决定彩灯的循环变化。显然，不同的计数器与译码器电路，得到的是不同的彩灯循环控制结果。若译码器不变，在计数器的控制端输入不同的控制信号，进行不同的计数，则在输出端可见不同的彩灯循环输出。
四、芯片功能
（一）555定时
1、NE555包括两个电压比较器,三个等值串联电阻,一个RS触发器,一个放电管T及功率输出级。它提供两个基准电压VCC /3和2VCC /3。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SR触发器和放电管的状态。
555定时器的内部电路框图（二）
图（二）
555定时器外部引脚图如图（三）
图（三）
555定时器各个管脚的名称与功能如下表(一）
表(一）
（二）74LS138
（1）译码器简介
74LS138 3-8线译码器,译码器也称解码器，译码过程实际上是一种翻译过程,即编码的逆过程。译码器的输入是n位二值代码，输出是m个表征代码原意的状态信号（或另一种代码）。一般情况下有m小于等于2的n次方，即译码器输入线比输出线要少。
译码器按其功能可分为三大类：
1）变量译码器：将输入的二进制代码还原为原始输入信号。例如有两位二进制代码（0 ，1），可经译码器还原为四个信号状态（0，0）（0，1）（1，0) (1，1)
2）代码变换译码器：用于将一个数据的不同代码之间的相互转换。例如二－十进制译码器可将8421码转换为十个状态。
3）显示译码器：将数字、文字或符号的代码还原成相应的数字、文字、符号并显示出来的电路。
（2）74LS138 的应用
74LS138的管脚图如图（四）
图（四）
74LS138的功能表如表（二）
表（二）
用两片74LS138接成的4线－16线译码器如图（五）
图（五）（三）74LS191
（1）74LS191 简介
74LS191是4位集成二进制同步可逆计数器。集成的4位二进制同步可逆计数器74LS191具有同步可逆计数功能、异步并行置数功能和保持功能。74LS191没有专用的清零输入端，可通过D0-D3异步并行置入数据0000来实现输出清零功能。
74LS191内部结构图如图（六）
图（七）（2）74LS191应用
74LS191管脚示意图如图（七）
（七）
74LS191的状态表如表（三）
表（三）
五、电路的实验结果：
彩灯从右到左，然后从左到右逐个点亮；彩灯从右到左点亮，然后从左到右逐个依次熄灭如下图所示
图（八）
图（九）
图（十）
图（十一）
图（十二）
图（十三）
六、整体电路图
七、所用元件及器材
1、芯片：NE555 ,1块；74LS191,1块；74LS138，2块；
2、电阻：100Ω，16个；10KΩ，1个；1MΩ,1个；
3、电容：0.01μF,1个；0.47μF，1个；
4、LED：红色，16个；绿色，1个；
4、面包板：SYB-120，一块。
八、课程设计的心得体会
通过这次课程设计，不但使我更加了解芯片的功能，而且我也会去更加注意细节。知其然，更要知其所以然。这样才能更好的完成数电课程设计，交出一份令人满意的答卷。
在最终连接电路的时候也出现了许多问题，不得不停下手来，再次回头去查看资料，翻看课本，重新学习，这也是一个巩固的阶段，他使我的高频掌握得更加牢固。而在连线的过程中，更由不得一丝马虎，任何一点粗心都可能导致实验的失败。
由此看来实践的重要，通过这十几天的课程设计，学到了很多的东西，最重要的是我自己动手把我学习的知识用于实践，做出成功的作品，这才算真正学习到了东西。总之，这次实验我收获颇多。实践是获得知识的一种最好的手段！