(流水灯)彩灯控制电路的设计与制作.doc

《数字逻辑电路》实训报告 专 业： 通信工程 学生姓名： 禤禄才 学 号： 1151100112 指导教师： 梁晓梅、窦文淼 、黄东、游骏 2013年5月 22日 彩灯控制电路的设计与制作 1 整机设计 1.1 设计要求： 本次实训的要求通过两片移位寄存器74LS194芯片及一片555定时器芯片实现流水灯的功能，功能包括能实现灯的左移和右移以及清零。 1.1.1设计任务： 本次实训任务需要在老师给定的原理图的基础上，自行添加555定时器的原理图以实现脉冲信号的输入，在经过protel软件画出原理图后生成PCB图，然后把PCB图打印到硅板上，在经过对硅板的铜的腐蚀将PCB电路转移到硅板上，在将元器件焊上，最后插上5V电源，对板子进行调试后得出相应的功能。 1.1.2性能指标要求： 性能指标要求完成的电路板能实现流水灯的左移右移功能，能够进行清零，电路板工作稳定，电路板不应出现虚焊并且显示灯不可在未进行任何操作下时亮时灭，显示灯的左移右移能实现快速与慢速的移动。 1.2 整机实现的基本原理及框图: 1.2.1基本原理 本次实训用到了555芯片和74LS194芯片，通过这两个芯片能实现的功能科知道本次实训的电路的基本原理，555芯片的基本功能及原理有： 555定时器是一种模拟和数字和数字功能相结合的中规模集成器件.555定时器的电压范围宽,可在4.5V~16V工作，输出驱动电流约为200mA，因其输出可与TTL、CMOS或者模拟电路电容兼容。555定时器成本低，性能可靠，只需要外接几个电阻、电容，就可以实现多谐振荡器、单稳态触发器及施密特触发器等脉冲产生与变换电路。 555定时器的功能主要有两个比较器决定。两个比较器的输出电压控制RS触发器和放电管状态。 如图（1）所示。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VVV/3，则比较器C2的输出为0，可使RS触发器置1，使其输出OUT=1。 如果阈值的输入端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，可使RS触发器置0，是输出为0电。 本次实训我话的555原理如图1所示： 图1:555原理图 其中R10、R11,R12,R13为31K,51K,31K,51K的电阻，C1为0.001mF、C2为0.01mF的电容，VCC为+5V电源，GND接地。接通电源后，电容C被充电当Vc上升到2/3Vcc时，使V0为低电平，同时放电三极管T导通，此时电容C通过R2和T放电，V0下降。 当Vc下降到1/3Vcc时，V0翻转为高电平。电容器放电所需时间为tpL=R2CIn2; 当放电结束时，T截止，Vcc将通过R1、R2的电容器C充电，Vc由Vcc/3上升到2/3Vcc所需的时间为tpH=(R10+R11)CIn2; 当Vc上升到2/3Vcc时，电路又翻转为低电平。 总结：如此周而复始，于是，在电路的输出端就可以得到一个周期性的矩形波,即电路所需要的秒脉冲。 实训还用到了两片74LS194芯片，他们的管脚图如图2所示： 图2:74LS194管脚图 芯片的各个管脚分及其功能可在图2中得知，其实现的功能有：Cp脚接1HZ的脉冲信号。MR接高电平。D0接低电平，D1、D2、D3接高电平。接通电源，开始S1，S2均断开，74LS194置数使得Q0输出低电平，Q1、Q2、Q3均输出高电平，第一个灯发光，其余均熄灭。具体循环情况如下所述： 若上面开关闭合，下面开关打开，即S1输入低电平，S0输入高电平，此时移位寄存器将进行右移，同时输出端Q3接到右移输入端SR，这样使得每隔一秒从左到右换一个灯亮。 若上面开关断开，下