八路循环彩灯的设计方案

目录

摘要 (2)

第一章系统组成及工作原理 (3)

总体设计思路 (3)

基本原理 (3)

电路框图 (3)

第二章循环发光器的系统组成 (4)

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555定时电路产生时钟脉冲 (5)

移位寄存器 (6)

方案二 74LS138及192的功能 (7)

第三章循环电路的总体设计 (8)

74LS194组成的电路 (9)

74LS138及74LS192组成的电路 (11)

第四章实验结果的调试及检测 (13)

调试使用的主要仪器 (15)

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调试技巧的方法 (15)

调试中出现的故障、原因及排除方法 (15)

第五章总结 (17)

第六章附录 (18)

附录一 (18)

附录二 (18)

附录三 (19)

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摘要

本次循环控制彩灯电路的制作主要采用74LS194芯片接成扭环形结构的移位寄存器来实现，通过555定时电路组成多谢振荡电路。整个电路主要由移位寄存器、控制电路、脉冲发生器构成8个彩灯的循环控制，并且可以组成多种花型。本次主要为全亮全灭，及左右移动的功能。

关键词：控制、循环、555定时电路

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彩灯循环控制电路的设计与制作

第一章系统组成及工作原理

总体设计思路

根据课程设计课题要求，要实现本系统，需要设计时钟脉冲产生电路，循环控制电路和彩灯左右移，及全灭全亮功能输出电路。时钟脉冲产生电路由555定时电路组成多谐振荡触发器产生连续始终脉冲，循环控制电路采用74LS194实现。方案二中，主要是采用二进制译码器74LS138及中规模集成电路74LS192实现彩灯的循环控制。

基本原理

本次实验主要是通过两片双向移位寄存器74LS194来实现彩灯电路的循环控制，通过555定时电路来产生连续时钟脉冲进行信号的输入，由外围开关控制信号的移动方向，实现左移，右移，及全灭全亮功能。

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框图

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图1-1 设计框图

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第二章循环发光器的系统组成

555定时电路产生时钟脉冲

555集成时基电路是一种数字、模拟混合型的中规模集成电路，可连接成多谐振荡电路，产生单位脉冲，用于触发计数器。在延时操作中，脉冲由一个电阻和一个电容控制。用于稳定工作的振荡器时，频率由两个电阻和一个电容控制。NE555会在下降延触发和清零，此时输出端产生200mA的电流。NE555的工作温度为0℃～70℃。如图2-1,2-2分别是引脚图和管脚图。

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图2-1 555引脚图图2-2 555管脚图各管脚说明：1接地2触发3输出4复位5控制电压6门限(阈值）7放电8电源电压Vcc。

其功能主要用来产生时间基准信号（脉冲信号）。因为循环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定时器组成的振荡器，其输出的脉冲作为下一级的时钟信号。图2-3为多谐振荡电路波形图。图2-4为多谐振荡器实验连接图。

图2-3 555多谐振荡波形图

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图2-4 多谢振荡器实验连线图

用555定时器构成多谐振荡器,电路输出便得到一个周期性的矩形脉冲,其周期为: T=(R1+2R2)

移位寄存器74LS194

移位寄存器除了具有存储功能以外，还具有移动的功能。所谓移位功能，是指寄存器里存储的代码能在移位脉冲的作用下，依次位，右移位。

U1

1

DIS 7OUT

3

RS T

4

8

T H R 6CON

5

T R I

2GND

V CC

555_VIRTUA L

R1

1k ohm

R2

51kohm

C1

0.01u F

C2

10uF

5V

VC C

74LS194是4位双向移位寄存器，它具有并行输入，并行输出，左右移动的功能。74LS194的操作主要由两个工作方式控制端S1,S0来决定。当S1S0=00时，为保持状态。当S1S0=01时，进行右移位操作。当S1S0=10时，进行左移位操作。当S1S0=11时，进行送数操作。在后三种操作中，都是同步的，即必须有时钟信号，在时钟信号的上升沿到来时，进行左右移动和送数操作。

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图2-5为4位双向寄存器管脚图，2-6为74LS194的功能表

图2-5 移位寄存器74LS194管脚图

图2-6 移位寄存器74LS194功能表

其中DIR(2脚)为数据右移位串行输入端（先输入高位，再输入低位DIL为数据左移位串行输入端

D0,D1,D2,D3为数据并行输入端

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Q0,Q1,Q2,Q3为数据并行输出端

S1,S0为控制端

RD为复位端（异步清零）。

它的具体功能如下：

1）清零：当RD=0时，不管其它输入为何种状态，输入为全零

2）保持：当CP=0，RD=1时，其它输入为任意状态，输入状态保持。或者RD=1,S1,S0均为0，其它输入为任意状态，输出状态也将保持

3）置数：RD=1,S1=S0=1,在CP脉冲上升沿时，将数据输入端数据D0,D1,D2,D3置入Q0,Q1,Q2,Q3中并寄存。

4）右移：RD=1，S1=0,S0=1,在CP脉冲上升沿时，实现右移操作，此时，若DIR=0，则0向Q0移位，若DIL=1，则向Q0移位。

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5）左移：RD=1，S1=1,S0=0,在CP脉冲上升沿时，实现左移操作，此时，若DIR=0，则0向Q3移位，若DIL=1，则向Q3移位。

方案二：74LS138及74LS192的使用

使用74LS138和74LS192来实现加减计数功能，从而实现全亮，全灭，左移位，右移位的功能。

（1）74LS138工作原理及管脚图如下：

当一个选通端（G1）为高电平，另两个选通端（/(G2A)和/(G2B)）为低电平时，可将地址端（A、B、C）的二进制编码在一个对应的输出端以低电

平译出。

（2）74LS138功能:

利用G1、/(G2A)和/(G2B)可级联扩展成24 线译码器；若外接一个反相器还可级联扩展成32 线译码器。

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若将选通端中的一个作为数据输入端时，74LS138还可作数据分配器.

如图2-7二进制译码器74LS138的管脚图，图2-8为其功能表。