流水灯设计报告.doc

河南机电高等专科学校

电子技术课程设计报告

设计课题： 流水灯电路

专业班级： 电线电缆制造技术
学生姓名： 王超君
学生学号： 100314419
指导教师： 毛景奎
成 绩：

二○一一年十二月二十日
流水灯电路

一、设计任务与要求
1． 设计电路使8个发光二级管逐个亮、灭；
2． 扭动滑动变阻器改变发光二级管点亮的时间；
3． 。。。。。。；
二、方案设计与论证
采用数字集成电路的控制方法，结合十进制计数器/译码电路设计了该流水灯控制系统。该系统由电源、时钟电路、计数器和译码显示电路4部分组成。能实现任意方式的流水，只要改变每路发光二极管的数目和图案，就可以实现随心所欲的流水花样。它可作为工作状态指示，具有环保、节能等特点。
方案一、由555定时器组成多谐振荡器，作为电路是脉冲源。74LS161组成计数电路，74LS138组成译码电路对计算电路的脉冲进行译码输出，驱动8个发光二级管的亮、灭。
方案二、采用边沿JK触发器(74LS112)、D触发器(74LS74)和3-8线译码器(74LS138)构成一个流水灯电路。应用74LS112和74LS74中3个触发器构成异步八进制加法或减法计数器；再将输出端Q2Q1Q0分别与74LS138(3-8译码器)的地址码输入端A2A1A0相连，使译码器相继译码。其电路组成框图如图1所示。

方案三、
三、单元电路设计与参数计算
1、555定时器的构成及各管脚的功能
555定时器内部结构的原理图简化如图所示。它是由两个电压比较器、放电三极管、一个由与非门构成的RS触发器，以及由三个5KΩ的电阻构成的分压器组成。
电压比较器C1的参考电压为2/3Ucc，加在同相输入端；C3的参考电压为1/3Ucc，加在反相输入端。两者均可由分压器上取得。555定时器的封装为8引脚的双列直插芯片。其中：
1——为接地端
2——为低电平触发端，当2端的输入电压高于1/3Ucc时触发器保持不变，当2端的输入电压低于1/3Ucc时基本RS触发器触发置“1”
3——为输入端。
4——为基本RS触发器的直接复位端，由此输入的低电平信号可是触发器直接复位（置“0“）
5——为电压控制端，不用时可直接经电容接地
6——为高电平触发端，输入电压低于2/3Ucc时触发器保持不变，输入电压高于2/3Ucc时触发器置“0”
7——为放电端，常用于给外接电容元件提供放电通路
8——为电源端，一般接在5~18v的直流电源上

该电路输出矩形脉冲的周期取决于电容器充、放电的时间常数，显然其充电时间常数τ1为（R1+R2）C,放电手机间常数τ2为RC，故输出的矩形波的周期为0.7（R1+2R2）C。通过改变电容的大小来改变充电、放电的时间常数就可以改变矩形波的周期和脉宽。
2、74LS161的构成及各管脚的功能
74LS161是常用的四位二进制可预置的同步加法计数器，他可以灵活的运用在各种数字电路，以及单片机系统种实现分频器等很多重要的功能，：

<74ls161引脚图>
管脚图介绍：
时钟CP和四个数据输入端P0~P3
清零/MR
使能CEP，CET
置数PE
数据输出端Q0~Q3
以及进位输出TC. (TC=Q0·Q1·Q2·Q3·CET)
输 入
输 出
CR
CP
LD
EP
ET
D3
D2
D1
D0
Q3
Q2
Q1
Q0
0
Ф
Ф
Ф
Ф
Ф
Ф
Ф
Ф
0
0
0
0
1
↑
0
Ф
Ф
d
c
b
a
d
c
b
a
1
↑
1
0
Ф
Ф
Ф
Ф
Ф
Q3
Q2
Q1
Q0
1
↑
1
Ф
0
Ф
Ф
Ф
Ф
Q3
Q2
Q1
Q0
1
↑
1
1
1
Ф
Ф
Ф
Ф
状态码加1

<74LS161功能表>
从74LS161功能表功能表中可以知道，当清零端CR=“0”，计数器输出Q3、Q2、Q1、Q0立即为全“0”，这个时候为异步复位功能。当CR=“1”且LD=“0”时，在CP信号上升沿作用后，74LS161输出端Q3、Q2、Q1、Q0的状态分别与并行数据输入端D3，D2，D1，D0的状态一样，为同步置数功能。而只有当CR=LD=EP=ET=“1”、CP脉冲上升沿作用后，计数器加1。74LS161还有一个进位输出端CO，其逻辑关系是CO= Q0·Q1·Q2·Q3·CET。合理应用计数器的清零功能和置数功能，一片74LS161可以组成16进制以下的任意进制分频器
3、74LS138的构成及各管脚的功能
74ls138引脚图

74HC138管脚图:74LS138 为3 线－8 线译码器，共有 54/74S138和 54/74LS138 两种线路结构型式，其工作原理如下：
     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。
    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。
    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

四、总原理图及元器件清单
1．总原理图

图1-1 原理图
2．元件清单
表1-1元件清单
序号
原件
参数
类别
备注
1
R1、R2
1k
电阻
0.25w，金属膜
2
R4—R11
470
电阻
0.25w，金属膜
3
R2
103
可变电阻

4
C1
10uF
电容
电解电容
5
U1
NE555
定时器

6
U2
74LS161
计数器

7
U3
74LS138
译码器

8
VD1—VD8
黄
发光二级管
Ø5mm
9
J1

接插件
可用导线代替
10

PCB板

五、安装与调试
按照原理图和元件清单，在电路板上焊接好元件后，实物图如图所示。

在安装时的注意事项：1、注意各个器件的正反接法。
2、注意安全，
3、注意发光二级管的正负极。
六、性能测试与分析

七、结论与心得
通过这次试验让我认识到理论知识和实际结合的重要，而且更加了解了555定时器、74LS161计数器、74LS138译码器等的功能和灵活运用，熟练地掌握了电烙铁的应用。
八、参考文献
[1]《电工技术基础与工程应用》，电子工业出版社
[2]百度文库，“555定时器”“74LS161”“74LS138”
[1] the electrician technology base and engineering application ", publishing house of electronics industry
[2] baidu library, "555 timer" "74 LS161" "74 LS138"

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