数字电路课程设计八路花样灯控制设计

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1、摘要数字电路八路花样灯控制电路是利用数字逻辑电子元件连接而成，具有8个受控制的输出端，通过输出8个有规律的信号以达到控制8个LED灯的目的。选择不同的芯片和不同的连接方式都会产生不同的控制信号并产生不同的花样灯。本次课题设计要求8个LED灯最少要实现16种具有一定规律的花样灯。其实现方法有两种：第一种是最常见的，即由数字逻辑电路元件组成控制电路；第二种则是利用51单片机，通过编程控制输出电路。由于实验室不能提供单片机并且本学期数电课程与单片机关系不大，因此本次设计决定弃用第二种方法，使用第一种方法。最终实现方案是：利用555时钟芯片产时钟脉

2、冲，一片74LS161产生分频脉冲，两片74LS161用于计数，最后用两片74LS194寄存器实现右移。第10页共10页一、课题要求1、设计目的⑴巩固和加深对电子电路基本知识的理解，提高综合运用本课程所学知识的能力。⑵培养根据设计需要选学参考书籍，查阅相关手册、图表和文献资料的自学能力。⑶通过电路方案的分析、论证和比较，设计计算和选取元器件、电路组装、调试和检测等环节，初步掌握简单实用电路的分析方法和工程设计方法。⑷学会简单电路的实验调试和性能指标的测试方法，提高学生动手能力和进行数字电子电路实验的基本技能。2、设计课题及其技术要求⑴基本功

3、能●有一个时钟电路。●有八个LED发光二极管输出电路。●至少16种变化的花样控制。⑵增加功能：●64种以上变化的花样控制。3、给定条件及元器件●要求电路主要选用中规模TTL集成电路74系列。（不能用专用集成电路）。●本设计要求在数字电路实验箱上完成。●电源电压为5V。二、方案论证经过分析，要实现以上功能并符合课题设计的要求一共有两种方案可供选择，其主要差别是使用的芯片不同，以下是两种方案的简要介绍。方案一：电路使用的芯片有：555时钟第10页共10页芯片1个、74LS161芯片3个、74LS194芯片2个、74LS32芯片1个。为测试其是否

4、能正常工作，我们使用Proteus模拟软件画出了模拟电路图，经软件测试，电路能正常工作，并实现256种花样灯。以下是方案一模拟电路图。方案一模拟电路图：方案二：电路使用的芯片有：555时钟芯片1个、74LS161芯片3个、74LS194芯片2个、74LS165芯片1个。方案二与方案一在芯片使用上的差别是把方案一中的74LS32芯片换成了74LS165芯片，但其工作原理有较大的差别。同样的，为测试其是否能正常工作，我们也使用Proteus模拟软件画出了模拟电路图，经软件测试，电路能正常工作，并实现256种花样灯。以下是方案二模拟电路图：（见下

5、页）第10页共10页方案二模拟电路图：经摸拟得出的结果是两种方案都可实现课题要求的功能，但后来在实验室寻找芯片时发现，实验室并未提供方案二中的74LS165芯片，而方案一中所使用的芯片都有提供，所以我们不得不放弃方案二。最终我们采用的是方案一。第10页共10页三、单元电路设计1、时钟发生电路时钟发生电路如右图所示：由一片555时钟芯片、两个电阻和两个电组成。通过调整电阻和电容的大小可以改变时钟发生的频率，时钟输出引脚为第3引脚。此处设定的时钟频率为1Hz，即一秒钟发出一个高电平脉冲。2、时钟分频电路时钟分频电路如右图所示：本方案采用一片74

6、LS164计数芯片做分时钟分频电路，实现时钟脉冲8分频。第10页共10页由于从555时钟芯片发出的时钟频率为1Hz，所以右移电路每8秒为一个右移周期。也就是说，每经过8秒钟必须给移位寄存器74LS194芯片的移位控制引脚S1一个高电平脉冲（S0引脚已接地）。此时钟分频电路中74LS161计数器的11和15引脚每隔8秒钟交替输出一个高电平脉冲。3、8位二进制计数器电路计数电路由两片74LS161计数器组成，每一片74LS161可实现4位二进制的计数，两片刚好可组成一个8位二进制计数器，可实现从0-255的计数，并最终经右移电路实现256种花样

7、灯。8位二进制计数器电路图：第10页共10页4、右移电路右移电路由两片74LS194组成。每一片74LS194可以实现4位的左移或右移。只要把两片74LS194之间的RS引脚与Q3引脚互相连接即可把它们组成一个8位的移位器，并可实现左移和右移功能。以下是74LS194功能表和右移电路。74LS194功能表RDS1S0工作状态0XX置零100保持101右移110左移111并行输入右移电路第10页共10页5、八路LED灯八路LED灯电路图如右图所示：每个LED灯右端接一个180欧的电阻并接地。只要输入端为高电平即可点亮LED灯。第10页共10页

8、6、总电路图四、电路组装、调试过程中发生的问题及解决的方法1、由于实验室的设备已经老化，在组装电路过程中，经常会有部分电路是断路的而导致调试失败。解决方法：用万用表测定每一根电线