数字电子技术基础课程设计---多功能流水灯

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1、课程设计报告课程设计报告 多功能流水灯多功能流水灯 一、 设计目的 掌握 555 多谐振荡器、译码器、加/减计数器的逻辑功能和工作原理，设计 可改变流速、改变流向、自控手控、间歇流动的流水灯电路图；分析与设计时序 控制电路。画出流水灯的整机逻辑电路图，掌握流水灯工作原理及其设计方法， 并对各种元器件的功能和应用有所了解。并能对其在电路中的作用进行分析。另 外还要掌握电路原理和分析电路设计流程， 每个电路的设计都要有完整的设计流 程。这样才能在分析电路是有良好的思路，便于查找出错的原因。 二、 设计要求 1、设计一个彩灯控制电路、能使彩灯的流向可以变化。可以正向流水，也可以 逆向流水。灯流动的方

2、向可以手控也可以自控，自控往返变换时间为 8 秒。 2、彩灯流速可以改变。 3、 彩灯可以间歇流动，10 秒间歇 1 次，间歇时间为 1 秒。 三、 总体方案 本设计采取的方案是： 用 555 多谐振荡器两个、 74LS161 两片、 CD4510 一片、 74LS42 一片、D 触发器一个、电位器、电阻、电容、发光二极管和门电路若干。 由 555 多谐振荡器提供稳定脉冲，74LS161 构成加法计数器与十一进制加法计数 器，CD4510 构成加/减计数器。CD4510 计数器用来计数和输出信号通过译码器直 接输出控制彩灯、74LS161 构成加法计数器用来达到 8 秒自动往返，74LS161

3、 构 成十一进制加法计数器用来达到 10 秒间歇 1 次，间歇时间为 1 秒的目的。而控 制流速则调节电位器电阻来改变输入脉冲频率，进而改变彩灯流速，如图所示。 四、 电路原理 555 多谐振荡器 计数器 译码器 LED 灯 10 秒间歇控制电路 8 秒来回往返控制电路 本电路共包含一下几个模块： 1、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 号引脚直接接电源，其余按图接入，R7 为电位器，R2 电阻设置为 25k， 电容分别设为 22uf 和 0.01uf 这样就能产生一个可变频率的稳定脉冲， 调节电位 器，频率的变化范围

4、为 0.292.6Hz，都能使流水灯的变化清晰可辨。 555 功能表： 2、计数器 本设计的根本任务是将稳定脉冲变成时间信号，实现这一功能可用触发器、 计数器等。本设计采用计数器将稳定的脉冲信号转变成数字信号输出给译码器。 因要使流水灯流向可控，所以选用十进制同步加/减计数器 CD4510（74LS193 也 可以实现加/减计数功能，但需控制两个输入端的电压，不如 CD4510 简便） 。将 1、9 号引脚接地使其能正常工作； 10 号引脚接高低不同电平时，控制加/减计 数，用来控制流水灯的流水方向；输出端为 Q1、Q2、Q3、Q4 号引脚，在整体设 计图中接到译码器的输入端； 15号引脚为脉

5、冲输入端接555多谐振荡器的输出， 5 号引脚接低电平时计数器可正常工作，接高电平时保持。功能表如下表： 输 入 输 出 CP U/ LD CR D0 D1 D2 D3 Q0 Q1 Q2 Q3 1 0 0 1 2 3 0 1 2 3 1 0 0 0 0 1 0 0 保 持 0 1 0 0 加 计 数 0 0 0 0 减 计 数 计数器的电路图如下图所示： 3、10 秒间歇控制电路 用一个555多谐振荡器控制输出一个稳定的1HZ脉冲接管脚2， 一个74LS161 芯片构成 11 进制计数器，管脚 7、10、9 接高电平，11、13、14 号管脚接与非 门，与非门输出接R，形成模 11 计数器。当

6、计数至“1010”时，11 与 13 管脚 通过与门（实物连接为两个与非门）输出高电平给 CD4510 的 5 号管脚（CI） ，停 止计数，保持一秒，实现计数 10 秒、间歇 1 秒的功能。电路如下图所示： 74LS161 功能表： 4、8 秒往返控制电路 由一个 555 多谐振荡器输出稳定脉冲 1Hz，一片 74LS161 实现计数功能。计 数器的 1、7、9、10 管脚接高电平，处于计数工作方式；12 管脚接 D 触发器的 时钟，D 触发器的Q端接回 D，使 1n Q等于 n Q；Q 端接 CD4510 的 U/D 端，控制 加/减计数，从而改变流水灯的流向。12 管脚的输出电压每 8 秒出现一次 01 的变化； D 触发器的输出在时钟上升沿时变化， 产生每 8 秒变换一次的 0-1 信号， 以此达到 8 秒往返的控制电路效果。（实际效果流水灯第一次反向是在第 4 秒时， 因为 Qc 输出为 0、0、0、0、1，在第 4 秒产生一