顺序脉冲产生电路设计
数字电路课设彩灯循环控制电路设计
《数字电子技术课程设计》报告——彩灯循环控制电路设计摘要本次电路设计利用555定时器、计数器等设计LED彩灯控制电路。
通过按键实现如下循环特性：当按键没有按下时8个彩灯交叉循环点亮：即在前四秒内第1、3、5、7盏灯依次点亮、后四秒内8、6、4、2盏灯依次点亮，而当按键按下一次后（按下两次等效于没有按下），实现8盏灯依次循环点亮（产生灯光追逐音乐、活跃气氛的效果），并设计成同步电路模式。
用555定时器设计的多谐振荡器来提供时序脉冲，其优点是在接通电源之后就可以产生一定频率和一定幅值矩形波的自激振荡器，而不需要再外加输入信号。
由于555定时器内部的比较器灵敏度较高，而且采用差分电路形式，这样就使多谐振荡器产生的振荡频率受电源电压和环境温度变化的影响很小。
之后脉冲信号输入到计数器，同时将计数器输出端QC、QB、QA接到译码器的输入端，当译码器输出电平为低电平时，及其相连接的LED 会变亮。
LED采用共阳极连接，并串上500Ω的电阻。
电路由按键SPST_NC_SB控制，使彩灯进入到不同的循环模式。
电路图连接好后，经Multisim软件调试测试，电路可以实现设计要求，即实现从题中要求的交叉循环显示和音乐序列的循环显示。
整体电路采用同步电路模式，采用TTL集成电路，电压V cc均为5V。
运用了所学的555定时器、译码器、计数器及逻辑门电路等相应的电路器件，提高了对于数字电子技术这门专业基础课的认识及理解，在实践中发现不足，努力改正，提高了我自学、创新等能力，同时我们也掌握了相应设计电子电路的能力，有利于今后对于专业课程的学习。
关键词：555定时器计数器译码器彩灯循环控制目录引言01．课程设计目的22．课程设计要求23．电路组成框图44．元器件清单55．各功能块电路图55.1 脉冲信号发生器55.1.1 555定时器55.1.2 多谐振荡器85.2 顺序脉冲发生器105.3 彩灯循环系统156．仿真电路总图177．结果分析178．总结18参考书目19附录20引言数字电子技术实验是一门重要的实践性技术基础课程，开设本课程的目的在于使学生理论联系实际，在老师的指导下完成大纲规定的实验任务。
基于Multisim的顺序脉冲发生器的虚拟仿真
基于Multisim的顺序脉冲发生器的虚拟仿真作者：张磊来源：《电子世界》2012年第04期【摘要】介绍了用中规模计数器74LS163和译码器74LS138构建8路顺序脉冲发生器的Multisim虚拟仿真方案，用仿真软件中的虚拟仪器同时观察和测试时钟脉冲信号与8路脉冲顺序发生器的输出信号。
所述方法的实际意义是解决了多路顺序脉冲发生器的输出波形无法用实际电子实验仪器进行分析验证的问题。
【关键词】计数器74LS163；译码器74LS138；顺序脉冲发生器；Multisim；逻辑分析仪1.引言顺序脉冲发生器也称节拍脉冲发生器，它能够产生一组在时间上有先后顺序的矩形脉冲。
用这组脉冲可以使控制器形成所需的各种控制信号，以便控制机器按照事先规定的顺序进行一系列操作。
顺序脉冲发生器作为自动控制必不可少的触发信号在生产生活中发挥着重要作用，并广泛应用于科技、电子、化工、建筑、机械、生物、信息管理等领域。
本文主要介绍计数型顺序脉冲发生器的Multisim设计和仿真。
2.Multisim的功能和特点Multisim是美国国家仪器（NI）有限公司推出的以Windows为基础的，专门用于电路仿真和设计的电子设计自动化软件。
它将原理图的创建，电路的测试分析、结果的图表显示等全部集成到同一个电路窗口中，近年来在国内外高校和电子技术界得到广泛应用[1]。
Multisim的主要特点有：（1）友好直观的用户界面：元器件和测试仪器等均可直接从屏幕上的器件库和仪器库中直接选取，电路原理图的创建、电路的测试分析和结果的图表显示等全部集成到同一电路窗口。
（２）丰富的元件库：提供了规模庞大的元器件库，各种元件分门别类地放在这些元件箱中供用户随意调用，用户还可以建立自己的元件库，即对自己研发的新器件编辑、修改和创建。
（３）齐全的虚拟仪表：有大量的仪器仪表，如万用表、函数信号发生器、双踪示波器、波特图仪、字信号发生器、逻辑分析仪、逻辑转换器、失真仪和频谱分析仪等。
顺序开关分流调节电路参数设计及仿真分析
3 顺序开关分流调节（S3R）参数设计
3.1 滞环比较电路的设计[6] 在顺序开关分流调节控制器中，采用
bang-bang 调节方式，当负载采样电压 Vs 上升 到超过比较器的上限值时输出高电平信号， MOS 管导通电池阵被分流，负载侧电压下降；
当 Vs 下降到低于比较器的下限值时，比较器输 出低电平信号，MOS 管关断，电池阵为负载提 供电流，负载端电压上升，实现对电压的调节 控制。
S4R和S3R从分流调节功能角度来看完全相 同，与PWM技术相比有着电路形式简单可靠， 效率高等优点。S4R技术增加了太阳电池阵的直 接充电功能，其充电扩展能力和适应性较强， 可以满足各种轨道航天器电源系统的应用需 求；但是S4R技术只适用于蓄电池最高电压不高 于母线电压的电源系统[3]。 2.4 开关分流调节技术比较
关键词：开关分流调节技术 S3R S4R 滞环比较器 中图分类号：TM744
Design and Simulation Analysis on Sequential Switching Shunt Regulator Circuit
Li Fang1 Wang Xudong1 You Xiaojie1 Zheng Yan2 Li Tingzhong2 Wan Cheng’an2 Li Hong1
regulator
图 2 顺序开关分流调节器 Fig.2 Sequential Switching Shunt Regulator
控制，在各个滞环比较电路中，参考电压值依 次递增，门限电压值也依次增加改变，使得第1 级到第n级逐级被调节、关断，因此称为顺序开 关分流调节。分流调节器工作时，始终有一级 处于调节状态，设占空比为d（0<d<1），若其 它级中有m级开关管关断，即为负载供电，则工 作在分流状态的级的个数为n-(m+1)，即可计算 出负载总电流为mI0+dI0 (I0为一个太阳电池阵 的输出电流)。通过调节m与d的值可以实现对输 出电流的控制，确保母线电压稳定。 2.3 顺序开关并联串联调节式（S4R）
顺序脉冲发生器的常用设计方法
顺序脉冲发生器的常用设计方法
顺序脉冲发生器是一种常用的电子电路，它可以按照预设的顺序输出一系列脉冲信号。
顺序脉冲发生器的设计方法有很多种，下面我将介绍其中几种常用的设计方法。
一、基于计数器的顺序脉冲发生器
基于计数器的顺序脉冲发生器是一种简单常用的设计方法。
它的原理是利用计数器的计数功能，按照预设的计数顺序输出脉冲信号。
具体实现时，可以使用可编程逻辑器件（如FPGA、CPLD）或者集成电路（如74LS90）来实现计数器功能。
通过设置计数器的初始值、计数方向、计数模式等参数，可以实现不同的顺序脉冲输出。
二、基于时序控制的顺序脉冲发生器
基于时序控制的顺序脉冲发生器是一种更加灵活的设计方法。
它的原理是利用时序控制电路，按照预设的时序输出脉冲信号。
具体实现时，可以使用时序控制器（如555定时器、可编程时钟芯片）或者微控制器来实现时序控制功能。
通过设置时序控制器的参数，可以实现不同的顺序脉冲输出。
三、基于状态机的顺序脉冲发生器
基于状态机的顺序脉冲发生器是一种更加高级的设计方法。
它的原理是利用状态机的状态转移功能，按照预设的状态转移顺序输出脉冲信号。
具体实现时，可以使用可编程逻辑器件（如FPGA、CPLD）或者微控制器来实现状态机功能。
通过设置状态机的状态转移表、状态转移条件等参数，可以实现不同的顺序脉冲输出。
以上是三种常用的顺序脉冲发生器的设计方法。
不同的设计方法各有优缺点，具体应用时需要根据实际情况选择合适的设计方法。
基于QuartusⅡ顺序脉冲发生器与序列信号产生、检测器的仿真设计
基于QuartusⅡ顺序脉冲发生器与序列信号产生、检测器的仿真设计2011级通信工程一班刘志鹏一、实验目的1、进一步熟悉QuartusⅡ的使用方法2、加深对用QuartusⅡ进行仿真的认识3、通过仿真和对比之前实验中用实际芯片组成的功能电路，认识QuartusⅡ的优点和实用性二、实验原理、过程与结果1、顺序脉冲发生器（1）功能电路图（2）设计思路、原理利用三个JK触发器（74109）实现异步八进制循环计数，利用其三个输出端作3-8译码器（74138）的输入端，实现随着CLK信号，译码器经过反向器输出为并行的顺序脉冲输出。
由于在之前实际电路中已经做过相关具体的分析，故在此不做赘述。
（3）实现结果设置输入波形为CLK信号，使用QuartusⅡ进行波形的仿真，仿真结果如下图所示：（4）结果分析从仿真波形中可以看出，随着CLK信号上升沿的出现，y1-y7不断的进行脉冲信号的更迭。
并且对比之前做过的顺序脉冲发生器的实际电路，不难发现实验结果相同。
2、序列信号发生器与检测器（1）功能电路图（2）设计原理、思路a.序列信号发生器部分使用2-5-10计数器（7490）实现5进制置零计数，然后将计数输出送入8选1数据选择器（74151）的地址输入端。
这样就会实现D0~D4的循环输出。
之后将“D0D1D2D3D4”接成“10110”，则在数据选择器输出端Y上输出“10110”的序列信号。
由于在之前实际电路中已经做过相关具体的分析，故在此不做赘述。
B.序列信号检测器部分使用两个D触发器(74175)实现对输入的存储，当触发器0D和1D分别存储“1”、“1”，后，输入端再输入一个信号“0”时，输出高电平。
（3）实现结果设置输入波形为CLK信号，使用QuartusⅡ进行波形的仿真，仿真结果如下图所示：（5）结果分析从仿真波形中可以看出，随着CLK信号上升沿的出现，数据选择器的输出为10110，而且当数据选择器的输出出现110后，序列信号检测器的输出为高电平。
反应能力测试仪
电子课程设计———反应能力测试仪目录一.设计任务与要求 (2)一．总体设计模块 (2)二.总体框图 (2)二．设计方案 (3)三.选择器件 (10)四.功能模块 (13)五.总体设计电路图 (15)反应能力测试仪一、设计任务及要求1、反应能力测试仪用来检测和训练人的快速反应能力。
2、设计要求了解组成脉冲信号发生器的555定时器电路的结构和原理，了解555定时器组成的施密特触发器的工作原理，以及掌握CD4017十进制计数器电路的内部结构和原理。
3、设计要求采用十进制计数器CD4017与发光二极管组成。
二、总体框图（1）总体框图图根据设计要求和任务，设计方案可以从以下几个方面考虑。
总体框图如图1，由振荡器产生触发脉冲，作为顺序脉冲发生器的输入脉冲，当输入脉冲的频率变化时顺序脉冲发生器产生的顺序脉冲也会有不同的频率，从而达到控制发光二极管循环时间的目的。
产生顺序脉冲后将它加发光二极管系统上，使二极管产生简单的循环变化的效果，通过开关作用对产生顺序脉冲的发生器予以控制，因而使发光二极管显示为最后一个输入脉冲时的状态，进一步判断出被测试者的反应速度。
三、器件选择（2）器件清单1) 555定时器应用国产双极型定时器CB555电路结构图。
它是由比较器C 1和C 2，基本RS 触发器和集电极开路的放电三极管T D 三部分组成。
V H 是比较器C1的输入端，v 12是比较器C 2的输入端。
C 1和C 2的参考电压V R1和V R2由V CC 经三个五千欧电阻分压给出。
在控制电压输入端V CO 悬空时，V R1=2/3V CC ,V R2=1/3V CC 。
如果V CO 外接固定电压，则V R1=V CO ,V R2=1/2V CO .R D 是置零输入端。
只要在R D 端加上低电平，输出端v 0便立即被置成低电平，不受其他输入端状态的影响。
正常工作时必须使R D 处于高电平。
图中的数码1—8为器件引脚的编号。
图 （3-1） 555定时器逻辑符号555定时器是一种中规模集成电路，只要在外部配上适当阻容元件，就可以 方便地构成脉冲产生和整形电路。
顺序脉冲发生器
顺序脉冲发生器单元7 顺序脉冲发生器及其应用7-1 基本理论: 顺序脉冲发生器原理在数控装置和数字计算机中，往往需要机器按照人们事先规定的顺序进行运算和操作，这就要求控制电路不仅能正确的发出各种控制信号，而且要求这些控制信号在时间上有一定的先后顺序，能完成这样功能的电路称为顺序脉冲发生器。
F7-1 异步计数器构成顺序脉冲发生器顺序脉冲发生器一般由计数器和译码器两部分组成。
1. 异步计数器构成的顺序脉冲发生器图F7-1是异步计数器构成的顺序脉冲发生器。
Y0=/Q2• /Q1• /Q0 Y1= /Q2 •/Q1 •Q0 Y2=/Q2• Q1 •/Q0 Y3=/Q2• Q1• Q0 Y4=Q2•/Q1 •/Q0顺序脉冲发生器输出串脉冲Y0、Y1、Y2、Y3、Y4的周期由计数器的进制决定，控制执行机构操作时间的长短由驱动计数器的时钟CLK脉冲的周期决定。
由异步计数器构成的分配器有可能在输出端产生竞争冒险现象。
在图F7-1的电路中，由于时钟到来时，各触发器不是同时翻转，每当有两个以上的触发器翻转，就会产生冒险干扰。
如当计数器从001变为010时，若触发器UIA先翻转为0，U2A后翻转为1，那么将出现一个短暂的000状态，Y0将出现一个窄脉冲。
这种冒险干扰脉冲，如不加以抑制或消除，就可能造成误动作。
CLKQ0Q1Q2Y012345678Y1Y2Y3Y4顺序脉冲发生器的时序图顺序脉冲发生器波形图要克服竞争冒险现象，通常的是改变计数器的电路形式，如采用环形计数器、扭环计数器。
2. 由扭环计数器构成的顺序脉冲发生器图F7-2是数控插补器中的顺序脉冲发生器电路。
在数控中做插补运算时，每走一步，都要进行以下四个节拍：判别、进给、运算、判别，这四个节拍分别用t1 、t2、t3、t4表示。
其波形图如下。
根据时序图可以看出，有11个计数状态。
需要六位扭环计数器，构成11进制计数器。
1clkt1t2t3t42345678910111213插补器的时序图其状态表如后表。
脉冲与数字电路 稿本
脉冲与数字电路稿本
脉冲与数字电路是现代电子技术中重要的一部分，它们在数字电子设备的设计与制造中扮演着重要的角色。
脉冲是一种突然变化并在极短时间内消失的信号，通常在电子技术中用来传递信息或进行计算处理。
数字电路则是通过电子元件来进行逻辑运算的电路，其逻辑运算的结果仅能为0或1两个值。
脉冲与数字电路相互依存，它们的使用为数字电子设备的设计与运行提供了基础。
脉冲信号的生成一般采用仪器电源或振荡器进行，并通过传输电路及时传递，在数字电路的设计中，将脉冲信号作为输入信号，从而对其进行数码计算。
数字电路主要分为组合逻辑电路和时序逻辑电路两种类型。
组合逻辑电路的计算结果仅取决于它的输入信号，并无与计算时间有关的因素；时序逻辑电路则需要根据操作的顺序进行相应的计算，计算过程中会涉及到时钟脉冲信号进行操作控制。
在数字电路的设计中，流水线技术是一种常用的技术手段，它利用时序逻辑电路的特性对数字电路的计算过程进行分步处理，在计算过程中同时进行多个部分的计算，从而提高计算速度。
另外，电子时钟是数字电路中的关键元件，其通过控制时序逻辑电路的计算顺序来确保计算的准确性和稳定性。
总之，脉冲与数字电路在数字电子设备的设计与制造中扮演着极为重要的角色。
脉冲信号作为数字电路的输入信号，数字电路通过逻辑运算进行数码计算，从而完成具有特定功能的数字电子设备。
在数
字电路的设计中，组合逻辑电路和时序逻辑电路的结合、流水线技术、电子时钟等都是必不可少的元素，它们为数字电子设备的运行提供关
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沈阳航空航天大学
课程设计
（说明书）
顺序脉冲产生电路设计
班级计算机1304
学号2013040101178
学生姓名万延正
指导教师孙克梅
沈阳航空航天大学
课程设计任务书
课程名称数字逻辑课程设计
课程设计题目顺序脉冲产生电路设计
课程设计的内容及要求：
一、设计说明与技术指标
要求设计一个顺序脉冲产生电路，能将预先设定的并行数据转换为串行脉冲输出，具体要求如下：
①电路具有16个按键用来设定输入16个并行数据的高低电平；
②具有启动按键，每按一次启动键，电路就串行输出预先设定的16个数据；
③输出完16个数据位后电路停止，输出恒为0；
④具有输出信号指示灯，表明输出信号的高低电平，灯亮表示1，不亮表示0；
⑤具有时钟信号指示灯，在每个式中信号周期内闪烁一次。
二、设计要求
1．在选择器件时，应考虑成本。
2．根据技术指标，通过分析计算确定电路和元器件参数。
3．画出电路原理图（元器件标准化，电路图规范化）。
三、实验要求
1．根据技术指标制定实验方案；验证所设计的电路，用软件仿真。
2．进行实验数据处理和分析。
四、推荐参考资料
1．阎石主编．数字电子技术基础．[M]北京：高等教育出版社，2006年
2．赵淑范，王宪伟主编．电子技术实验与课程设计．[M]北京：清华大学出版社，2006年
3．孙肖子、邓建国等主编. 电子设计指南. [M]北京：高等教育出版社，2006年
4．杨志忠主编. 电子技术课程设计. [M]北京：机械工业出版社，2008年
五、按照要求撰写课程设计报告
成绩评定表：
指导教师签字：
2015 年7 月19 日
一、概述
在数控装置和数字计算机中，往往需要机器按照人们事先规定的顺序进行运算和操作，这就要求控制电路不仅能正确的发出各种控制信号，而且要求这些控制信号在时间上有一定的先后顺序，能完成这样功能的电路称为顺序脉冲发生器。
该顺序脉冲由555定时器产生，用16个开关设定输入16个并行数据的高低电平，每次按键，电路就会串行输出预先设定的16个数，输出完16个数据位后电路停止，输出恒为0。
该电路具有输出信号指示灯，灯亮的次数表示输入高电平的个数。
在每个周期内，时钟指示灯只闪烁一次。
一、方案论证
根据实验要求，我选取两片74LS165芯片将其串联，74LS165芯片是并行输入，
串行输出移位寄存器。
从而实现电路具有16个按键用来设定输入16个并行数据的高低电平。
电路主要由顺序脉冲产生电路，移位寄存电路，状态指示电路，电源电路组成。
原理图如图1所示：
图1 总电路框架图
二、电路设计
1、时钟脉冲产生电路如图2所示。
图2 时钟脉冲产生电路
该电路是多谐振荡器是一种自激振荡电路，是用来产生多谐振荡脉冲的，多谐振荡器一旦起振之后，电路没有稳态，只有两个暂稳态，它们做交替变化，输出连续的矩形脉冲信号，因此它又称作无稳态电路，常用来做脉冲信号源。
刚接同电源时，电容C2两端的电压不能突变，输出端Q输出高电平，即多谐振荡器输出电压OUT为高电平。
通电之后，直流电源VCC通过R1、R2给C2充电。
在此过程中，输出端一直保持高电平，是一个暂时的稳定状态。
在C2放电过程，多谐振荡器OUT保持低电平，随着C2的放电过程，其电压下降，当降到一定程度时，RS触发器会翻转，使OUT为高电平。
2、移位寄存器电路如图3所示。
图3移位寄存器电路
两个74LS165N组成一个十六位的移位寄存器。
74LS165是八位并行输入串行输出移位寄存器。
当1脚为低电平时,将输入数据D0 – D7存入Q0 – Q7，数据存入后，使1脚为高电平，DS10脚=0，/CE15脚=0, CP2脚的8个时钟脉冲就能将并行数据从Q7=9脚,串行移出。
/Q7=7脚移出的数据是反相的。
在SH/LD为低电平的锁存后，再变为高电平的时候，8个输入口的最高位已经在QH了，就是说第一位的数据是不需要时钟上升沿的。
3、并行数据输入如图4所示。
图4 并行数据输入
该电路是控制电路，由开关控制高低电平。
亮的指示灯次数与接收高电平的次数相同。
16个按键用来设定输入16个并行数据的高低电平。
四、性能测试
1、脉冲波形测试和仿真结果如图5、图6所示。
图5 时钟脉冲波形测试电路
图6 时钟脉冲波形仿真波形
2、并行输入串行输出如图7所示。
图7 并行输入串行输出
灯X1亮的次数表示并行输入中有几个高电平灯就亮几次。
五、总结
通过本次对顺序脉冲产生电路的设计与制作，了解了设计电路的基本程序，也了解了电子计数器的原理和设计理念。
同时在实验中应该认真的思考可能产生的种种问题，并对这些问题加以分析，找出解决问题的方法。
使实验成果更加完善。
因此，对实验的严谨态度和不断创新的精神是必不可少的。
在设计过程中为了更好的的出结果，经过一次次的测试，终究使得误差更小，从中发现了自己的不足之处，对学过的知识理解得不深刻，掌握得不牢固。
设计是我们将来必需的技能，这次课设给我们提供了一个应用自己所学知识的机会，从查找资料到对电路的设计对电路的调试再到最后电路的成型，都对我所学的知识进行了检验。
制作过程是一个考验人耐心的过程，不能有丝毫的急躁，马虎。
总之，此次实习既发现了我们在学习中的不足，同时又让我们学到了很多东西比如查资料，分析电路等等。
参考文献
[1] 阎石主编. 数字电子技术. [M]北京：高等教育出版社，2006年
[2] 李秀人.电子技术实训指导.[M]北京：国防工业出版社，1998年
[3] 陆坤.电子设计技术.[M]：电子科技大学出版社，1997年
[4]全新实用电路集萃丛书编辑委员会著.电源应用电路集萃.[M]北京：机械工业出版社，2005年
[5] 全新实用电路集粹编辑委员会著.全新实用电路集粹（下册）.[M]北京：机械工业出版社，2006年
附录I
附录II 元件清单。