节日彩灯设计

课 程 设 计 报 告

学生姓名: 学 院: 班 级: 题 目:

学号： 电气工程学院 电自1116 数字时钟设计

指导教师： 张光烈 职称:

2013 年 9月 10日

一． 设计要求 1.设计目的

加深对电子的一些相关知识有感性认识，加深电类有关课程的理论知识；；掌握电子元件的焊接、电气元件的安装、连线等基本技能，培养阅读电气原理图和电子线路图的能力。并在生产实践中，激发动手、动脑、勇于创新的积极性，培养严谨、认真、踏实、勤奋的学习精神和工作作风，为后续专业课程的学习打下坚实的基础。

2.设计功能要求

基本设计要求：

（1）彩灯的变化形式最少不能少于6种。

（2）要求彩灯双向流动点亮，其闪烁频率在（1—10）Hz内连续可调。 （3）彩灯变化形式同时具有手动控制和自动切换功能。

二．设计原理及框图

74LS138芯片的引脚结构如图所示： 管脚说明：

A0~A2：地址输入端 STA（E1）：选通端

/STB（/E2）、/STC（/E3）：选通端（低电平有效）

/Y0~/Y7：输出端（低电平有效）

VCC：电源正 GND：地

A0~A2对应Y0——Y7；A0,A1,A2以二进制形式输入，然后转换成十进制，对应相应Y的序号输出低电平，其他均为高电平

真值表

输入 STA /STB × × L H H H H H H H H H × × L L L L L L L L /STC × H × L L L L L L L L × × × L L L L H H H H × × × L L H H L L H H × × × L H L H L H L H H H H L H H H H H H H H H H H L H H H H H H H H H H H L H H H H H H H H H H H L H H H H H H H H H H H L H H H H H H H H H H H L H H H H H H H H H H H L H H H H H H H H H H H L A2 A1 A0 输出 /Y0 /Y1 /Y2 /Y3 /Y4 /Y5 /Y6 /Y7 74LS151芯片的引脚结构如图所示：

真值表

74LS160芯片的引脚结构如图所示：

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

程序流程图

数据分配器 控制计数器 方波发生器 彩灯闪烁控制电路 彩灯 二． 仿真调试过程 方波发生器设计：

运用模拟电子技术中的同相迟滞比较器构成方波发生电路，该电路由集成运放构成，发生波形准确。

该电路的周期计算公式T4R4CR1 R2由电容串并联计算方法，在图中电容两端并联一个可变电容使输出信号频率在1~10Hz间连续可调。

图1.555定时器秒脉冲波形

图2.同相翻转器秒脉冲波形

从上两图可看出翻转器产生的脉冲，相比由555构成的多谐振荡电路，在模拟时间较长的情况下优势是显而易见的。

彩灯闪烁控制器：

由于软件中可用的彩灯只有四种，考虑到设计逻辑的周期性，故选择16进制芯片，彩灯闪烁控制器是由74LS169芯片构成。由于74LS169芯片具有双向累加性，故控制U/D使能端即可控制小彩灯闪烁的流动方向。

再结合与、或、非和亦或逻辑门控制彩灯的闪烁方式。 如

其真值表为： 计数\\彩灯 0 1 2 1 Y N N 2 Y Y N 3 N Y Y 4 N N Y 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 Y Y N N Y Y N N Y Y N N Y N Y Y N N Y Y N N Y Y N N N N Y Y N N Y Y N N Y Y N Y N N Y Y N N Y Y N N Y Y 其中Y表示亮，N表示暗。 以这种方法同样设计出共8种闪烁方式。

数据分配器、数据选择器和控制计数器分别由相应芯片的基本用法构成。 将上述部件进行封装，得到如下仿真电路图：

三．设计体会及收获

2 设计体会

通过此次的课程设计，总体来说，收获颇丰，无论是在培养自己的实验动手能力还是培养自己的性情方面。在此次的数字钟设计过程中，更进一步地熟悉了芯片的结构及掌握了各芯片的工作原理和其集体的使用方法。将已学过的比较零散的数字电路知识有机的、系统的联系起来，培养综合分析、设计电路的能力。在连接六进制，十进制，六十进制的进位及二十四进制的接法中，要求熟悉逻辑电路及其芯片各引脚的功能，那么在电路出错时便能准确地找出错误所在并及时纠正了。

在摸索该如何设计程序使之实现所需功能的过程中，培养了我的设计思维，使我们在逻辑电路的分析和设计上有了很大的进步，加深了我们对计数器、分频器、振荡器的认识，进一步增加了对一些常见器件的了解，我们还深刻认识到数字电路这门课程对科学发展的重要性。同时，查阅参考书的思考能力以及以及培养非常重要。

此次设计立足于电子技术的实际运用，不断实践，开拓了思维，设计以考查、调研、搜集资料、拟订方案、进行系统规划、编程、仿真、调试的流程，使我深刻的体会到了在学习我们专业的过程中理论与实践相结合的重要性，同时也解决了以前学习比较模糊的专业知识点，使自己掌握的专业知识更加结构化、系统化。

此外，相互讨论共同研究是设计过程的重中之重，有助于完整的设计了电路图，并且增加了额实际操作能力，再让我体会到了设计的艰辛的同时，更让我体会到成功的喜悦与快乐。