数电大作业任务流水灯

综合设计题

一.流水灯

1.总体思路

8位流水灯始终是一亮七暗的，根据这个特点可以考虑采用74LS138译码器的输出来实现流水灯的循环电路。同时，还可以用74LS161四位二进制计数器来控制74LS138的输入端，从而实现对灯亮灭的控制

2.使用元件

3—8译码器74LS138，四位二进制计数器74LS161，555定时器，七段数码管译码器驱动器4511芯片，数码管，电容，电阻，非门若干。

3.电路原理框图

4.元器件在本电路中的主要功能

○1555定时器

555 定时器在本电路中的作用主要是产生占

空比可调的矩形脉冲从而可以改变灯亮时间，而且

它的振荡周期为T=0.7（R1+2R2）C。此处C=0.1uF.由电路参数可知，当R1为10kΩ时，灯亮时间为0.0014s.它的功能主要由两个比较器决定。两个比较器的输出电压控制RS 触发器和放电管的状态。在电源与地之间加上电压，当5 脚悬空时，则电压比较器C1的同相输入端的电压为2VCC /3，C2的反相输入端的电压为VCC /3。若触发输入端TR 的电压小于VCC /3，则比较器C2的输出为0，可使RS 触发器置1，使输出端OUT=1。如果阈值输入端TH 的电压大于2VCC/3，同时TR 端的电压大于VCC /3，则C1的输出为0，C2的输出为1，可将RS 触发器置0，使输出为0 电平。电路图如下：

○274LS161计数器

74LS161计数器在本电路中的作用是产生000-111脉冲控制

74LS138的A2A1A0，依次选通Y0-Y7。产生脉冲序列也可以用74LS191

是四位二进制同步加/减计数器，与74LS161相比，它能够实现减计数，

此处只需要求产生脉冲序列，而且74LS161是常用的计数器，所以选

择74LS161产生脉冲序列。所以采用反馈置数法，产生000-111脉冲序号，

时钟脉冲外部接入，原理图如下图所示

○374LS138译码器

74LS138译码器在本电路中的作用主要是选通指示灯发光。它的输出端为一个低电平，经过取反之后可以得到一个高电平，从而控制灯的亮灭。它的工作原理是：①当一个选通端（E1）为高电平，另两个选通端E2和E3为低电平时，可将地址端（A0、A1、A2）的二进制编码在Y0至Y7对应的输出端以低电平译出。举例说明：如果A2A1A0=001，那么Y1输出0，其余输出1，经过取反之后Y1为1，其余为0，因此只剩下与Y1相连的指示灯亮，其余灯不亮。因为要控制八位指示灯循环点亮，则需要一系列脉冲序列，使得A2A1A0电平发生变化。即依次选通Y0-Y7，脉冲从000-111。

○44511芯片驱动器

4511芯片驱动器是一种常用的七段数码管译码器驱动器，使输入的二进制数在数码管上以十进制数显示，主要驱动共阴数码管，其引脚图如下图所示。

○5共阴极数码管

在本电路中的作用主要是显示目前是几号灯亮，便于观测。其原理图如下：

采用4511七段显示译码器，显示第几个灯在闪烁，信号从A0A1A2A3输入，a,b,c,d,e,f,g,分别接数码管的ABCDEFG,连接数码管和4511还需要限流电阻220数码管驱动电路如下

5.整体电路仿真及结果分析

○1电路仿真

用逻辑分析仪对译码器输出端进行高低电平显示，得到以下结果：

○2结果分析

Y0-Y7输出波形如上图所示，由于Y0-Y7高低电平的变化，所以指示灯会闪烁变化，但必须脉冲频率最好在1KHz以下，以便人眼能够识别，计数器产生000-111脉冲输入74LS138的输入端，实现Y0-Y7的选通，从而实现上述功能,每个灯亮的时间为0.014s。

6.不同的思路的流水灯电路

因为流水灯每次只有一个灯亮，且亮灯的方向是逐步移动有规律的。所以还可以考虑用74LS194移位寄存器来实现，每个灯亮的时间为1s。电路图如下：

示波器图形如下：

二.交通灯控制器

本电路设计一个十字路口交通灯控制电路，东西方向车道和南北方向车

道两条交叉掉路上的车辆交替运行，每次通行的时间设置为24秒。在绿灯转为红灯时，要求黄灯先亮4秒钟，才能变换运行车道。可用LED模拟交通灯。用倒计时时显示每个状态的时间。

1.总体思路

电路有四个状态：东西绿南北红→东西黄南北红→东西红南北绿→东西红南北黄，一共有四个状态循环，所以可以先用一个模4计数器来转换这四个状态。

2.使用元件

十进制加减计数器76LS190，四位二进制计数器74LS163，2—4译码器74LS139，数码管若干，少量的或非门，与非门和非门电路。

3.各个单元电路的功能与分析

○174LS163四位二进制计数器

这里采用74LS163构成模4计数器，状态由00 →01 →10 →11循环。L1（东西绿）：当00时亮，其他状态时不亮。

L2（东西黄）：当01时亮，其他状态时不亮。

L3（东西红）：当10、11时亮，00、01时不亮。

L4（南北绿）：当10时亮，其他状态时不亮。

L5（南北黄）：当11时亮，其他状态时不亮。

L6（南北红）：当00、01时亮，10、11时不亮。

电路可以这样实现：

其中，74LS139是2-4译码器，它的功能表如下：

所以，Y0~Y4口接上非门后可以控制L1、L2、L4、L5。

L3=B，L6=B，所以将L3直接连在1B端，将1A端加非门与L6相连。通过这样的连接便可以实现这四个状态的循环。

○274LS190十进制加减计数器

由于要实现倒计时显示，所以可以采用两片74LS190，该芯片是十进