综合型实验二 流水灯.doc

《综合型实验二 流水灯.doc》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、综合型实验二流水灯一、实验目的（1）学习流水灯的设计安装调试方法，掌握复杂电路安装与排错的一般步骤。（2）进一步学习555定时器、JK触发器及、74LS194双向移位寄存器的使用；二、设计任务与要求（1）任务1）用所提供芯片设计一个流动彩灯控制器。2）画出电路图，进行仿真调试。3）在面包板上插接电路，进行实际电路调试。（2）要求1）输出为4路LED灯。2）要求能实现左移右移功能，左右移自动切换。3）移动速度为每秒一位；4）每个循环左移和右移的步数和变化规律自定。*5）学生也可以根据自己兴趣设计不同效果的流水灯，要求在报告册中说明原理。（器件清单以外的器件自

2、备）二、实验原理与参考电路图4是流水灯控制电路的参考图。在逻辑功能上是由时钟发生电路、复位电路、分频电路、控制电路及显示电路五部分组成，结构如图1所示：图1流水灯结构示意图（1）时钟发生电路图4中单元一为555定时器构成的时钟发生电路，为整个电路提供所需的时钟信号CP。（2）复位电路图4中的单元五为全电路的清零电路，它将电路中所有芯片的清零端接在一起，按下按键，直接清零，使电路恢复初始状态。（3）分频电路图4中的单元二为分频电路主要是由74LS161与74LS112组成。74LS161为四位二进制计数器，可以作为分频器来使用。161的芯片资料与功能就不再列

3、出，要求学生自己通过查找相关资料来了解其功能及扩展。74LS112为双JK边沿触发器，其连接成为一个两位异步二进制加法计数器，再次对送入1CLK脚的脉冲进行了分频，具体的分频操作如下：当74LS161的~LOAD、~CLR、ENT、ENP全取1时，161实现计数功能，当CP出现一个上升沿，Q0记一次数，同样的可知当CP过来8个上升沿时，Q3才从0跳变到1，就等于对CP进行了16分频；同样的，Q3脚输出的脉冲送入到了由JK触发器组成的两位二进制计数器中，进一步对Q3输出的脉冲进行了4分频。所以通过分频电路完成了对CP脉冲的64分频，CP原周期为1S，经过分频

4、后，2Q与~2Q的脉冲周期为64Ｓ，分频电路的时序图如下：CP脉冲Q3脉冲Q3脉冲~2Q脉冲2Q脉冲图２　分频电路的时序图（1）控制电路图4中的单元三为控制部分，控制部分的核心为74LS194，集成的双向移位寄存器，逻辑功能示意图如图3所示，功能表如表1所示：图374LS194逻辑功能示意图输入输出工作模式清零控制串行输入时钟并行输入CLRS1S0SLSRCLKD0D1D2D3Q0Q1Q2Q30XXXXXXXXX0000异步清零100XXXXXXXQ0nQ1nQ2nQ3n保持110101X1X0↑↑XXXXXXXX1Q0nQ1nQ2n0Q0nQ1nQ2n右

5、移，SR为串行输入，Q3为串行输出1110101X0X↑↑XXXXXXXXQ1nQ2nQ3n1左移，SL为串行输入，Q0为串行输出Q1nQ2nQ3n0111XX↑D0D1D2D3D0D1D2D3并行置数表174LS194功能表74LS194的具体功能就不再累述，流水灯主要是应用了它的移位寄存功能，其S1脚与2Q相连接，S0与~2Q相连接。由此我们可以看出分频电路的主要作用不是分频，而是改变S1与S0的状态，结合时序图与功能表可知分频电路使得：在前32S，S1=0，S0=1,194实现右移；之后32S内，S1=1，S0=0,194实现左移。所以在控制电路的作

6、用下，流水灯可以实现在32S内向左流动，紧接着的32S内向左流动的效果。（1）显示部分图4中的单元四为显示部分，由图可知LED1=Q0，LED2=Q1，LED3=Q2，LED4=Q3，，。在初始状态或清零时，SR=1，SL=1，S1=0，S0=1，74LS194实现对数字右移输入，所以在CP脉冲的作用下，四个LED灯的状态由0000（初状态）→1000→1100→1110，此时SR=0，结合功能表可知Q0、Q1、Q2、Q3的输出状态将变为0、Q0n、Q1n、Q2n，之后（在S1、S0状态没有改变之前）LED灯将在S1、S0的控制下实现右移；在32S时（从上

7、电的那一刻开始计时），S1=1，S0=0，LED灯的状态刚好为0111，SL=1，下一个脉冲到来之后，SL=0，结合功能表可知Q0、Q1、Q2、Q3的输出状态将变为Q1n、Q2n、Q3n、0，LED灯将在S1、S0的控制下实现左移。四、实验所需的设备及器件（1）+5V稳压电源，1台；（2）直流数字电压表，1台；（3）面包板，1块；（4）红色LED灯，4个；（5）开关，1个；（6）555，1个；（7）74LS20，1个；（8）74LS161，1个；（9）74LS194，1个；（10）74LS112,1个；（11）10uF电解质电容，2个；（12）电阻：1K2

8、个；75K1个；5004个。五、实验内容（1）根据参考原理图，插接