毕业设计56彩灯循环显示控制器

课程设计(论文)说明书题目：彩灯循环显示控制器院（系）：专业：学生姓名：学号：指导老师：2007 年 1 月 20 日摘要本流水彩灯控制器的设计采用串行输入方式完成其功能，由八个发光二极管、双向移位寄存器74LS194、四位同步二进制计数器74LS161、八选一数据选择器74LS151以及由555芯片构成的多谐振荡电路构成。

通过控制外部操作开关S1、S2，可以实现彩灯亮点的右循环、左循环、两亮两灭左循环等功能。

关键字：寄存器74LS194；计数器74LS161；数据选择器74LS151；多谐振荡器Abstract74LS151 and the how in harmony oscillating circuits being composed of 555 chips compose running water illumination controller 74LS161 designing 74LS194 , synchro four digit binary system counter adopt serial entering way to accomplish whose function , depositing an implement from eight light-emitting diodes , two-way shifting , eight selections one data selectors. Handle switch S1 , S2 by controlling the outside, the right circulation being able to realize the illumination brightened dot , left functions such as cycling , lighting liang to exterminate left circulation liang.Key Words:74 LS194 depositing an implement; Counter 74 LS161; Data selector 74 LS151; many be settled oscillator目录引言 (04)1.设计任务及要求 (04)2.方案论证和选择 (04)3.系统框图 (05)4.电路的工作原理 (05)4.1时钟信号发生器 (05)4.2序列信号发生器 (06)4.3移位输出显示电路 (09)4.4总电路图及工作原理 (11)5. 电路板的组装 (12)5.1原理图的设计 (12)5.2 电路板制作过程 (12)6.电路的调试 (13)6.1调试仪器 (13)6.2调试方法和过程 (13)6.3调试所遇问题 (13)7.测试结果及设计心得 (13)7．1方案的优点和缺点 (13)7．2课题的核心价值 (14)8. 总结 (14)谢辞 (15)参考文献 (16)附录 (17)引言本课程设计主要选用由555构成的时钟信号发生器，四位同步二进制计数器和数据选择器组成的序列发生信号器和双向移位寄存器构成的移位显示输出电路。

1 、设计任务及要求1．8只发光二极管显示；2．设置外部控制开关,具有控制彩灯亮点的左移,右移,全亮,全灭等功能；3．亮点移动规律,2亮2灭右移或左移；4．彩灯亮点移动时间间隔取1秒。

2、方案论证和选择流水彩灯控制器主要由三部分组成：555构成多谐振荡器产生时钟信号即时钟信号发生器；四位同步二进制计数器74LS161和八选一数据选择器74LS151构成序列信号发生器；双向移位寄存器74LS194构成的移位输出显示电路。

2．1 方案论证2．1．1时钟信号发生器主要用来产生脉冲信号。

因为流水彩灯对频率的要求不高，只要能产生高低电平就可以了，且脉冲信号的频率可调，所以采用555组成多谐振荡器，其输出的脉冲作为下一级的时钟信号。

2．1．2序列信号发生器在数字信号的传输和数字系统的测试中，有时需要用到一组特定的串行数字信号，这种串行数字信号称为序列信号。

产生序列信号的电路称为序列信号发生器。

序列发生器的构成方法有多种，比较简单、直观的方法是用计数器和数据选择器组成。

可以由四位同步二进制计数器74LS161和八选一数据选择器74LS151或者和双四选一的数据选择器74LS153组成。

2．1．3移位输出显示电路用两个74LS194接成多位双向移位寄存器，可以实现数据的左循环、右循环和两亮两灭左循环等多种工作方式。

2．2 方案选择本课程设计主要选用由555构成的时钟信号发生器，四位同步二进制计数器74LS161和八选一数据选择器74LS151组成的序列发生信号器和两个7474LS194构成的移位显示输出电路。

对于序列信号发生器，因为如果选用74LS153，则还要加上一个非门和一个2输入的或门，就要多加两个芯片，显得有点浪费资源。

3、 系统框图4、 电路的工作原理4．1时钟信号发生器时钟信号由555构成的多谐振荡电路产生（电路图如图2），发光二极管用来指示该电路是否产生时钟信号，电容C1是用来抗干扰的。

由于彩灯对频率要求不高，只要产生高低电平就可以。

图2 时钟信号发生器4．2序列信号发生器本设计的序列信号发生器采用八进制计数器取自74LS161（四位同步二进制计数器）的低三位和八选一数据选择器74LS151构成。

电路图如图3所示。

图3 序列信号发生器要了解序列信号发生器的工作原理就必须知道计数器74LS161和74LS151的工作原理。

下面介绍这两个芯片的工作原理。

4．2．1 四位同步二进制计数器74LS16174LS161具有清零、置数、计数和保持四种功能，且具有进位信号输出，可串接计数使用。

可以实现从0~15的模16加法计数。

其引脚排列图、内部结构图和逻辑功能表分别如图4、图5和表1所示。

图4 74LS161的引脚排列图 表1 74LS161逻辑功能表CP MR ’ PE ’ CET CEP 功能 X L X X X 清零 ↑ H L X X 预置 X H H L H 保持 X H H H L 保持 ↑ HHHH计数由表1知，74LS161的功能为：（1）清零功能：当清零端MR’接低电平时，无论PE’、CET、CEP端口接低电平还是高电平，输入端口Dn输入任何数字，输出端Qn都输出0；（2）预置功能：当MR’接高电平，PE’接低电平，时钟的上升沿到来时，输出端Qn输出的为Dn设计的的数字；（3）保持功能：当MR’、PE’都为高电平，CET、CEP的输入相反时，Qn的输出保持；（4）计数功能：当MR’、PE’、CET、CEP都为高电平时，在时钟信号CP的上升沿到时，计数器开始计数。

图5 74LS161的内部结构4．2．2八选一数据选择器74LS15174LS151 为有互补输出的8选1数据选择器。

其引脚排列图、内部结构图和功能表分别如图6、图7和表2所示。

图6 74LS151引脚排列图表2 74LS151的功能表图7 74LS151的内部结构图S2、S1、S是地址端，按二进制译码方式，从八个数据输入端I—I7中，选择一个需要的数据送到输出端Z；E’为使能端，低电平有效。

当使能端E’=1时，不论S2、S1、S的状态如何，均无输出（Z=0，Z’=1），多路开关处于禁闭状态。

当E’=0时，多路开关正常工作，根据地址码S2、S1、S的状态选择I—I7中某一个通道的数据输送到输出端Z。

例如，S2S1S=000，则选择I数据到输出端即Z=I 0；依次类推，可以得到其他状态地址的电路输出。

序列信号发生器的工作原理：在图3中，当时钟信号CLK的上升沿到达计数器74LS161时，计数器开始计数，其输出端Q2Q1Q0从000循环计到111。

而这三个输出端又作为数据选择器74LS151的三个地址端CBA的输入。

74LS151开始根据地址码的状态选择I0---I7中的某一个通道的数据输送到输出端Z’。

而I0---I7的数据则由一个八位的拨码开关控制着使每一个通道可以选择输入的是低电平或高电平。

4.3 移位输出显示电路主要由两个双向移位寄存器74LS194和八个发光二极管组成。

74LS194的引脚排列图、内部结构图和功能表分别如图8、图9和表3所示。

PO、P1、是右移串P2、P3是并行数据输入端；Q0、Q1、Q2、Q3是并行数据输出端；DSR行输入端；D是左移串行输入端；S1、S0是工作模式控制端；MR’是直接无条SL件清零（复位）端。

CP是时钟脉冲输入端。

74LS194有并行送数寄存、右移（方向由Q0至Q3）、左移（方向由Q3至Q0）、保持及清零等五种不同的工作模式。

S1、S0和 MR’端的控制作用及功能表如表3所示。

图8 74LS194的引脚排列图图9 74LS194的内部结构图移位输出显示电路的电路图如图10所示。

其工作原理为：（1）使S2的2、3脚导通，则当时钟的上升沿到来时，由于U4的Q3与U5的DSR相连接，U5的Q3又通过序列信号发生器与U2的DSR相连，所以由功能表知，可以实现发光二极管的右移循环流水功能。

对序列信号的改变输入所需的数据，可以实现二亮二灭等右移循环流水功能；（2）使S2的1、4脚导通，则当时钟的上升沿到来时，由于U5的Q0与U4的DSL相连接，U4的Q0又通过序列信号发生器与U5的DSL相连，所以由功能表知，可以实现发光二极管的左移循环流水功能。

图10移位输出显示电路4.4总电路图及工作原理总的电路图如图11所示。

流水彩灯控制器的工作原理如下：当排插J1接入+5V的电压时，发光二极管L被点亮，同时时钟信号发生器开始工作。

555芯片的Q端输出周期秒的脉冲，发光二极管L3以一定的频率开始闪烁。

由时钟信号发生器产生的时钟信号同时输送到序列信号发生器和移位显示输出电路中。

序列信号发生器开始工作。

74LS161在输入的时钟信号的上升沿到来时开始计数。

在第一个时钟上升沿，74LS161的输出端Q2、Q1、Q0把输出的数据0、0、0输送到74LS151的地址端C、B、A中，即CBA=000，那么数据选择器的输出端Z’就选择I0’这个通道的输入数据。

I的数据输入由八位拨码开关的第一个开关决定。

依次类推，计数器74LS161从0到15循环计数，其输出端Q2Q1Q0也就把相应的输出000—111输送给74LS151的地址端CBA，则输出端Z’就相应的把I0’---I7’的数据输送给74LS194芯片U4的DSR端口和U5的DSL 端口。

拨动八位拨码开关，使其处于导通（即I0---I7的输入为高电平）或是断开（即I0---I7的输入为低电平）状态，若拨动拨码开关，使S2的2、3脚导通，可以实现发光二极管的右移循环功能；在此状态下，拨动八位拨码开关，使其2和15、3和14脚导通，其余的为断开，则U4的DSR端连续输入两个高电平，这时可以实现发光二极管的二亮二灭的右移循环功能。