《数字电子技术基础》课程实验报告-可编程彩灯电路设计

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1、《数字电子技术基础》课程实验报告实验课程：数字电子技术实验实验名称：可编程彩灯电路设计班级：-----------姓名：周辉阳-----------任课老师：李维敏-上课时间：周六下午16:00-18:00-27目录1.实验设计目的32.设计任务与要求……………………………………………………………………………..33.实验原理及设计思想……………………………………………………………………...44.整体电路图……………………………………………………………………………………..45.单元电路分析………………………………………………………………………………….51)55

2、5多谐振荡电路：52)分频电路：73)编译码电路：94)数据选择器电路：105)主体电路图部分：116.仿真报告：197．测试结果：………………………………………………………………………………….238.设计创新点、体会及心得……………………………………………………………24周辉阳感想：……………………………………………………………………………….24廖晴碧感想：………………………………………………………………………………25席宝亮感想：……………………………………………………………………………….269.元件清单：2610.参考文献：2727可编程彩灯控制电路的设

3、计一、实验目的1.掌握计数器、移位寄存器电路的原理及应用。2.掌握比较器或译码电路的应用方法。3.掌握555电路的应用方法。二、设计任务与要求1.分析下图所示电路功能。2.完成振荡电路及分频电路的设计。3.连接整体电路，测试分析实验结果。要求：1.彩灯电路循环速度肉眼可辨。2.可2灯循环，3灯循环，…，8灯循环。最少6灯，可扩展成可逆循环。271.要求有功能扩展。一、实验原理及设计思想可编程彩灯电路实验将传统的四个时序电路：移位寄存器、计数器、555定时器和组合实验综合为一个完整的设计型时序、组合电路综合实验。如已知电路图所示，10线—4线优先编码器74LS147和

4、3线—8线译码器74LS138实现对控制信号的编码、译码功能，两片单向移位寄存器74195级联实现6位信号的逻辑右移，集成定时器7555用来产生定时脉冲，通过调节电阻和电容值可改变脉冲频率，分频器部分主要功能是改变输入移位寄存器的信号的频率，实现彩灯亮灭频率的改变。基本的设计原理和思想如上所述，但我们小组在分频器部分进行了创新设计，在老师已给的电路基础上，又加了6个芯片（三片74LS161、两片74LS151、一片74LS00），以实现对频率选择的功能。而且设计了7个逻辑电平开关和一个复位开关，以实现自动变频和手动变频的切换。二、整体电路图整体电路共分为六大模块：5

5、55振荡电路模块、编码译码模块（74LS147、74LS138）、移位寄存器模块（两片74LS195）、显示模块（25盏LED灯）、计数器模块（74LS161）、分频器模块（两片74LS161）和数据选择器模块（两片74LS151）。27一、单元电路分析1.555振荡电路模块设计（1）电路图（2）555工作原理及功能表555定时器是一种数字、模拟混合型的中规模集成电路，由于内部电压基准使用了3个5kΩ电阻，故名555电路。273个5kΩ的电阻组成分压器，其内部的两个电压比较器构成一个电平触发器，上触发电平23UCC，下触发电平为13UCC，在5角控制断外接一个参考电

6、压UC，可改变上下触发电平值，两比较器的输出端分别接R—S触发器，由于与两个或非门组成的R—S触发器必须用负性信号才能触发，因此只有同相端的电位高于反相端时，R—S触发器才能翻转。外接控制电压时，555的逻辑功能表：输入比较器输出输出uTHuTRRDR(C1)R(C2)OUT放电三极管TdD0dd0导通﹤UR1﹤UR21101截止﹤UR1﹥UR2111不变不变﹥UR1﹥UR21010导通不外接控制电压时，555逻辑功能表：输入输出uTHuTRRDOUT放电三极管dd00导通﹤23UCC﹤13UCC11截止﹤23UCC﹥13UCC1不变不变﹥23UCC﹥13UCC00

7、导通27当接通电源时，由于电容C2两端的电压不能突变，定时器的低触发端2端为低电平，输出端3端为高电平（内部结构决定）。电源经过R1、R2给电容充电，当电容电压充到电源电压的2/3时，555内部的CMOS管导通，输出为低电平。电容通过R2和CMOS管放电，当电容两端的电压下降到低于1/3电源电压时，CMOS管截止，电容放电停止，电源通过R1、R2再次向电容充电。如此反复，形成振荡。忽略CMOS管导通电阻可得：振荡周期为：T=0.7(R2+2R1)*C1充电时间为：tw1=0.7(R2+R1)*C1放电时间为：tw2=0.7R1*C1根据实验所需，我们设计的元件参