课程设计——圈式流水彩灯的设计

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1、武汉理工大学《专业课程设计（二）》课程设计说明书目录1.技术要求12.设计方案及其比较12.1方案设计要求12.2基本原理12.2.1原理概括12.2.2主要元器件简介12.3方案一52.3.1方案原理52.3.2软件仿真62.4方案二72.4.1方案原理72.4.2软件仿真82.5方案三82.5.1方案原理82.5.2软件仿真102.6方案比较112.6.1方案元件比较112.6.2方案功能比较112.6.3方案可实现性比较113.实现方案123.1方案元件123.2方案原理123.2.1谐振模块133.2.2计数模块133.2.3译码模块143.2.4发光电

2、路143.3实现过程153.4小结154.调试过程及结论154.1调试过程154.2结论165.心得体会166.参考文献1718武汉理工大学《专业课程设计（二）》课程设计说明书圈式流水灯电路的设计1.技术要求设计一种利用发光二极管作为流水灯指示,实现连接成圆圈式的发光二极管依次循环点亮形成移动的光点,要求可以实现流水灯的循环时间可以调节。2.设计方案及其比较2.1方案设计要求（1）按照技术要求，提出自己的设计方案（多种）并进行比较；（2）掌握计数、译码、控制及显示电路的工作原理及其电路结构，以NE555时基集成电路、74LS161和74LS138为主，设计一种圈

3、式流水灯电路（实现方案）；2.2基本原理2.2.1原理概括圈式流水灯电路主要包括两部分电路，第一部分电路产生矩形脉冲波，该部分电路可由555定时器构成多谐振荡器产生。第二部分电路实现选通发光二级管的功能，通过计数器和译码器实现圈式排列的灯循环闪亮，该部分电路的实现可采取多种方案。由于555定时器产生矩形脉冲的周期取决于外接电阻和电容，所以流水灯发光时间的调节可以通过改变第一部分多谐振荡电路外接电阻阻值或电容大小实现，也可以通过改变第二部分电路的频率即进制来实现。2.2.2主要元器件简介（1）NE555定时器18武汉理工大学《专业课程设计（二）》课程设计说明书55

4、5定时器是多用途的数字—模拟混合集成电路，利用它能极方便的构成施密特触发器，单稳态触发器和多谐振荡器，使用灵活，方便。NE555定时器的电源电压范围宽，可在4.5V—16V工作。输出驱动电流约为200mA。其管脚图与波形图如图1所示：图1NE555芯片管脚图与波形图图1中左边为管脚图，右边为波形图。管脚图中1脚是接地端；2脚是低电平触发端入端；3脚是输出端；4脚是复位端；5脚是电压控制端；6脚是高电平触发端入端；7脚是放电端；8脚是电源端。图2为矩形脉冲产生电路原理图，由NE555定时器构成多谐振荡电路。图2NE555构成多谐振荡电路原理图NE555芯片1与8端

5、接电源+Vcc，+Vcc经R1，R2给电容C1充电，给输入端输入直流信号。在7端的反馈作用下，C1反复充放电，实现了输出矩形波的功能。充电时间t1=C1×(R1+R2)×ln2(1)放电时间t2=C1×R2×ln2(2)18武汉理工大学《专业课程设计（二）》课程设计说明书脉冲信号周期T=t1+t2(3)脉冲信号频率f=1/T(4)由式(1)、(2)、(3)、(4)可得：输出脉冲信号周期T=C1(R1+2R2)ln2，f=1/T。其中C1=10uF，R1=R2=30KΩ，所以T=0.624s，f=1.603Hz。（2）74LS161计数器集成74LS161是四位二

6、进制同步加法计数器，MR为异步清零端，低电平有效；PE为同步预置数控制端，低电平有效；该计数器为上升沿触发有效，当MR=PE=1时在CP端输入计数脉冲作用下，计数器进行二进制加法器计数。图3为74LS161计数器管脚图。图374LS161计数器管脚图2脚为脉冲输入端，3脚-6脚(P0-P3)为数据输入端，1脚(MR)是清零端，7脚，10脚（CEP、CET）为使能端，9脚(PE)为置数端，11脚-14脚(Q3-Q0)为数据输出端是，15脚(TC)为进位输出端。图4为八进制序列脉冲产生电路原理图，产生000-111序列脉冲。图474LS161构成循环八进制输出电路原

7、理图将ENP，ENT，LOAD，MR端接电源+Vcc18武汉理工大学《专业课程设计（二）》课程设计说明书（即高电平）。CLK脉冲输入端接上级NE555的3脚输入端，在每个脉冲上升沿触发计数器加计数一次，计数器输出端Q3—Q0循环输出0000—1111。由于只把Q2，Q1，Q0作为下级输入，所以Q2Q1Q0会循环输出000—111八进制序列脉冲信号，八进制序列脉冲作为下级的数据输入信号控制选通电路工作。（3）74LS138译码器74LS138是集成3-8线译码器，图5为74LS138译码器管脚图。1，2，3端口为三个输入端口，E1、E2和E3这三个使能端，正常工作

8、时E1接高电平，E2和E