多功能流水灯

西安欧亚学院信息工程学院

数字电子技术课程设计报告

题目名称多功能流水灯

班级学号通信工程

学生姓名

指导教师

目录

1、目的、任务及要求 (2)

1.1 目的 (2)

1.2 任务 (2)

1.3 电路装配要求 (2)

1.4 设计报告要求 (2)

2、内容 (2)

2.1 电路原理图 (2)

2.2 单元电路一及原理分析 (2)

2.3单元电路二及原理分析 (4)

2.4 涉及知识点 (5)

3、仿真结果 (6)

4、实验结果 (6)

5、器件清单 (7)

6、总结 (7)

6.1 知识总结 (7)

6.2心得体会 (7)

参考文献 (8)

1、目的、任务及要求

1.1 目的：

通过本次课程设计和电路装调实践，验证所学专业理论，加深概念理解，培养和提高学生的综合应用能力。

1.2 任务：

多功能流水灯设计

本设计把74LS194计数器产生的数字信号给74LS04译码器实现流水灯从左到右依次熄灭的功能，运用555多谐振荡器产生频率为1HZ 的脉冲，提供给控制电路。

1.3 电路装配要求：

(1) 熟悉器件功能、管脚及应用参数。 (2) 熟悉电路结构、原理及工作特性。

(3) 掌握电路的静态测试方法，包括：电路所用原件测试和芯片的测试。 (4) 动态测试：用发光二极管测试输出结果。 (5) 故障分析、定位及排查。

1.4 设计报告要求：

(1) 画出完整的电路图，简述工作原理及涉及的核心知识点。 (2) 调整电路前进行电路特性仿真、得出电路仿真图形。 (3) 测试结果并记录。

(4) 总结本次课程设计的收获、体会。

2、内容

2.1 电路原理图

图1

2.2 LM555CN 芯片原理分析

本设计中我们需要1Hz 的脉冲信号，周期为1S 的芯片，所以需采用555多谐振荡器。图1为555芯片管脚图。 可利用公式求得T ：

T =0.7（R1＋2R2）C ， 设定R1.R2为10K Ω，可算出电容C 为47uf T =0.7（10+10*2）*1000*47*0.000001=0.987

图2

1管脚：GND

2管脚：TR’触发器输入端

3管脚：V输出端

4管脚：复位输入端

5管脚：Vcd控制电压端

6管脚：TH输入端

7管脚：DISC放电端

8管脚：Vcc电源

图3为功能表：

图3

由555定时器构成的多谐振荡器如图所示，R1，R2和C是外接定时元件，电路中将高电平触发端（6脚）和低电平触发端（2脚）并接后接到R2和C的连接处，将放电端（7脚）接到R1，R2的连接处。

由于接通电源瞬间，电容C来不及充电，电容器两端电压uc为低电平，小于（1/3）Vcc，故高电平触发端与低电平触发端均为低电平，输出uo为高电平，放电管VT截止。这时，电源经R1，R2对电容C充电，使电压uc按指数规律上升，当uc上升到（2/3）Vcc时，输出uo为低电平，放电管VT导通，把uc从（1/3）Vcc 上升到（2/3）Vcc这段时间内电路的状态称为第一暂稳态，其维持时间TPH的长短与电容的充电时间有关。充电时间常数T充=（R1＋R2）C。

图4

555多谐振荡器产生的脉冲电路

本设计由多谐振荡器产生不同频率的脉冲替代分频电路的作用，1号引脚接地，4号引脚直接电源，其余按图接入，R3为电位器，R1 R2的电阻为5kΩ，电容分别设为100nf,10nF，这样就形成了一个可变频率的稳定脉冲，调节电位器，使频率变化，就能使流水灯的变化清晰可辨。

根据公式T=0.7(R1+2R2)C、D=R1/R1+R2，其中R1、R2选用5KΩ、计算出电容为C=100nf

2.3 74LS194、74LS04芯片原理分析

74LS194寄存器：

本设计的任务是将稳定脉冲变成时间信号，实现这一功能可用寄存器，计数器等，本设计采用寄存器将稳定的脉冲信号转变为数字信号输给74LS04，因为要使流水灯流向可控，所以采用单刀双掷开关。管脚图如图5所示。

1管脚：复位端

12.13.14.15管脚：并行输出端

3.4.5.6管脚：并行输入端

2管脚：右移串行输入端

7管脚: 左移串行输入端

8管脚：GND

9.10管脚：操作模式控制端

11管脚：时钟

16管脚：Vcc电源

图5

当清除端（CR）为低电平时，输出端（QA——QD）为低电平。

当工作方式控制端（S0、S1）为高电平时，在时钟上升沿作用下，并行数据（A—D）被送入相应的输出端（QA—QD）。此时串行数据（SR、SL）被禁止。

当S0为高电平、S1为低电平时，在CLOCK上升沿作用下进行右移操作，数据由SR 送入。

当S0为低电平、S1为高电平时，在CLOCK上升沿作用下进行左移操作，数据由SL 送入。

当S0和S1为低电平时，CLOCK被禁止。

74LS04芯片

六反相器辅助移位

图6

1A 2A 3A 4A 5A 6A 管脚：输入端

1Y 2Y 3Y 4Y 5Y 6Y 管脚：输出端

8灯往复循环：Q1—Q8同时执行左移或右移功能，所以74LS04的3Y控制Q1，1Y控制Q8，第二个74LS194的SR控制Q4，第一个74LS194的SL控制Q5，开关公共端控制

两个74LS194的S0和74LS04的3Y，当开关置于接地一端时，执行左移功能；Q1—Q8灯输出为：00000000，00000001，00000011，00000111，00001111，00011111，00111111，01111111，11111111当开关置于接电源一端时，执行右移功能，Q1—Q8灯输出为：00000000，10000000，11000000，11100000，11110000，11111000，11111100，11111110，11111111.

2.4 涉及知识点

此次实验涉及知识点包括对各种芯片的理解和应用以及连接方法。

过程需注重查看其管脚图以及功能表，了解芯片本身。

正确的使用面包板以及实验箱进行正确的操作和连接。