学 号：课程设计题 目学 院专 业班 级指导教师年 月 日目录摘要 41设计任务及要求 52方案设计及选择 62.1方案设计 62.2方案的比较与选择 123单元电路的设计 134整体电路图及原理 204.1整体电路图 204.2工作原理 215电路调试及结果分析 225.1 调试 226 结果评价与改进方法 236.1 结果评价 236.2 改进方法 237 总结 238 参考文献 24摘要多组彩灯按照一定的顺序点亮构成的电路具有很高的观赏性， 在生活中有着很广泛的应用，例如广告牌，霓虹灯等本设计中彩灯控制器可用于对霓虹灯或 彩灯及节日字灯的控制，本次课程设计将对设计框图、设计电路图、单元电路图、 工作原理、所用器件、电路调试等方面进行介绍，最后对本次课程设计进行总结关键词：循环，计数，单元电路彩灯循环控制电路的设计与制作1 设计任务及要求（1）8 个彩灯能够自动循环点亮2）彩灯循环显示且频率快慢为 1S选作：设计具有控制彩灯左移，右移，全亮及全灭功能的电路2方案设计及选择2.1方案设计2.1.1方案一根据设计要求，使用计数器来实现循环，设计电路使其可实现以下功能1 ）彩灯右移依次点亮的循环;0000 [7^001 G 0010 口0011 O 0100 O 0101$0111 < 0110 '2 ）彩灯左移依次点亮的循环：0111 C7h0110 O 0101 口 0100 口 0011 G 00100000 0001 】3 ）彩灯全灭的功能；00000000设计方案原理图反馈电路\zLED灯显示各单元电路所用器件为：1 ）脉冲发生器：使用555构成的多谐振荡电路产生频率为1Hz的脉 冲信号；2 ）计数器电路：使用一片74LS192实现计数功能；3 ）译码器电路：使用一片74LS138来实现译码功能；4 ）逻辑门芯片：使用一片 7420与非门芯片和两片 7404非门芯片实现上述三种功能。
按照原理图进行设计，得到的电路图如下所示2.1.2万案二同方案一，使用计数器实现循环，设计电路实现以下功能:1）彩灯右移依次点亮的循环；0000 t7p8001 G 0010 %011 O 0100 O 010100111 ＜匚\7脉 冲 发 生2 ）彩灯左移依次点亮的循环：0111 ^=0110 ° 0101G 0100 口 0011 O 00100000 < 0001 」3 ）彩灯全灭的功能；000000004 ）彩灯全亮的功能；11111111设计方案原理图反馈电路3-8译码器LED灯显示各单元电路所用器件为：1 ）脉冲发生器：使用555构成的多谐振荡电路产生频率为1Hz的脉 冲信号；2 ）计数器电路：使用一片74LS163实现计数功能；3 ）译码器电路：使用一片74LS138来实现译码功能；4 ）逻辑门芯片：使用一片7410与非门芯片和两片7404非门芯片实 现上述三种功能按照原理图进行设计，得到的电路图如下所示11:wlU^'HY4T5V-&VI-ABCXG3GLr7»VU肛徉爭QC厦凶娅2.2方案的比较与选择1从设计的要求来看，两种方案都实现了彩灯的循环控制，但方案一 全亮功能未实现，方案二四种功能全实现。
即左移循环，右移循环，全灭控制， 全亮控制2 从设计的原理来看，方案一使用双时钟计数器，设计思路较为清晰， 且反馈电路简单而方案二使用的是16进制加法计数器，在进行反馈电路设计 时，所需理论知识较强其他的辅助设计较多3 从电路的复杂程度来看，方案一明显比方案二电路简捷4 从电路的耗材方面来看，方案一比较节省材料和费用综上所述，选择方案一较经济划算且电路可行性较强3单元电路的设计3.1脉冲发生电路由于上述设计中所用到的芯片全要有脉冲信号的触发才能完成相应的 功能，所以就需要用到脉冲产生电路我这里用到的是用 555定时器设计的多谐振荡器，多谐振荡器的优点是在接通电源之后就可以产生一定频率和一定幅值矩 形波的自激振荡器，而不需要再加输入信号而用 555定时器设计的多谐振荡器 也有很多优点，由于555定时器部的比较器灵敏度较高，而且采用差分电路形式， 这样就使多谐振荡器产生的振荡频率受电源电压和环境温度变化的影响很小 接通电源后，电容C1被充电，当VC上升到2/3VCC时，使输出电压为低电平， 同时放电三极管T导通，此时电容C2通过RB和T放电，VC下降当VC下降到 2/3VCC时，V0翻转为高电平。
当放电结束后，T管截止，VCCS过RA和RB将 向电容器C2充电，当VC上升到2/3VCC时，电路又翻转为低电平如此周而复 始，于是，在电路的输出端就得到一个周期性的矩形波脉冲发生电路图其输出信号的频率为：f=1.43/(R1+2R2)C1其中 R仁0.8KQ R2=1.5K Q C1=47uF从而算出频率 f=8Hz该频率满足设计要求3.2 74LS192计数器电路74LS192是双时钟方式的十进制可逆计数器BCD,二进制)♦ CPU为加计数时钟输入端，CPD为减计数时钟输入端♦ LD为预置输入控制端，异步预置♦ CR为复位输入端，高电平有效，异步清除♦ CO为进位输出：1001状态后负脉冲输出，♦ BO为借位输出：0000状态后负脉冲输出Voc Po 宓 g TCu PL 巳 P3inznznznxnzrTEmPf Q| 0|) CPd CPU 口2 躅 GND74LS192引脚排列图竺丄lol一丄」“ I N M 一5 Q Qo Q lEmrzLLPOQOPlQlP2Q2P3Q3CPuTCuCPdTCdPLMR151To5HM32671374LS192功能表输出MRPlF3P2Fl叩93Q2QIqo1X-xXXXXXD000anXXib寸dc'b8.0i1XXXX加计数01IXXXX減计数设计原理说明1） 当计数器时钟UP接脉冲信号，DOW接1,实现加计数，此时实现0000 到0111的计数过程（即八进制计数），由于是异步高电平清零，故当状态为1000 时，将QD接到CLR端则实现八进制加法计数。
2） 当计数器时钟DOW接脉冲信号，DOW接1,实现减计数，此时实现0111 到0000的计数过程，由于是异步低电平置数，故当状态为 1001时，将QD,QA接 入7420与非门的1C,1D端，将QB,QC接入7404非门的1A,2A端通过1Y,2Y端输 出接入7420的1A,1B端，74201Y输出端接74192的LOAD （置数端）端，则实 现初值为7的减法八进制计数用74LS192设计的计数器电路如下所示BvccQEA匸二CLRD匚加IFctyQCLCAE-QLcONED易VDAR4匸¥外3.3 74138译码器电路下图所示A2, A1,A0为地址（数码）输入端，A2为高位，A0为低位Y0-Y7为译码状态信号输出端，输出逻辑符号图中的小圆圈是指输出信号低电平有效G1, G2 G3为使能端74138逻辑符号一二2 10AAAG1G2旳一三二二 -OI3-345-6-7-Y T 一 Y 7 Y T - y74138输出表达式(E仁G1 E2A=G2 E2B=G3U2YJ ■ « ■-G2BH ■“G2AUG1Y3 -Y2 •cYIBYOA斤斤可Jpr74LS138DAc k} A? b E B C; GMD引脚排列图74138功能表旳 EN2AEN^b怂,直1 AcY? Ye V5 Y4 巧 V2 了1Yo0 XXX疋11111111藍 1XX藍111111t1X K1XX1111111100□111111100011111110101a111110111 D00111111011110011101111101110111111101011111111101111111设计原理说明将 74LS192的 QC,QB,QA端分别接入 74138 的 A,B,C 端，G1 接 1, G2A,G2B 接地，使译码器正常工作，通过译码输出 丫0-丫7实现译码功能。
因为74138输 出为低有效，故需要接入非门电路，所以采用 7404非门芯片，将每一个非门输出端接到LED灯上为了实现全灭功能，结合译码器的功能表知，当 G2B=1时，译码器不工作，输出端Y0-Y7全为1,经过非门电路，使得LED灯全灭这是可用一个开关1控 制全灭操作B VOC苗 A« CLRCOWN lp orcc LOftirRD Q□ME D士JL士亠JUCLYO门怕°3J-5t-VCEpd-t]47a¥6v5A刊铀站Y WYr-o用74138译码器设计的译码电路如下所示3.4 LED灯显示电路非门芯片的每个输出端八个LED灯均为共阴极接法，其输入端与两个7404相接当7404输出端为高电平时，LED灯点亮显示电路如下7冲口斗AYD」土3芝匚 A YAYA V 匚已.XI51D斗4—一rsGlp 5444整体电路图及原理4.1整体电路图VO；hCU?orEOTL帥c士土士丄^卜 0 】.■■■■-A.::; I -74 44.2 工作原理1）右移循环点亮： 1，4,5 开关往上拨， 2， 3开关往下拨 .此时电路中清零 端接QD G2B接地，置数端接VCC时钟UP接脉冲源，DOWIN VCC整个电路进 行右移循环控制。
LED灯依次往右点亮2） 左移循环点亮： 1,4 开关往下拨， 2,3,5 开关往上拨此时电路中清零 段接VCC,G2肢地，置数端接7420的1Y输出端，时钟UP接VCC DOW接脉冲 源，整个电路进行左移循环控制LED灯依次往左点亮3） 全灭控制：5开关往下拨此时电路中 G2B=0译码器不工作，无论其他几个开关状态如何，LED灯全部熄灭5 电路调试及结果分析5.1 调试由于元件的性能，连接电路的人为因素，以及环境因素的影响等，连接好 的电路往往需要进行调试5.1.1 调试步骤1）检查电路连接好电路 , 然后对照原理图，逐项检查电路中的元件连接情 况，注意观察是否有连线错误，特别要注意是否会出现电源短路的情况，还要注 意电容是否存在极性2）通电 将 5v 的直流电源接入电路中，观察电路是否存在异常现象，如冒 烟，产生火花等，如果出现异常现象，应及时断开电源，检查故障若电路无反 应，则应检查各元器件的管脚是否松动，导线是否开路3） 操作开关进行 根据电路的工作原理，通过控制各个开关实现彩灯的左 移、右移、全灭若果存在问题，则应继续检查电路并调试，直到排除故障5.1.2发现的问题1）将所有线路搭建好， 且检查无误后， 进行初步调试，发现灯无规则点亮， 最后查证是接到译码器 B 端的插孔损坏。
2）在调试过程中发现按一次电源开关， LED 灯亮一次，没有循环发现是 555 定时器的两个电容接反3）共阴极的LED丁需要用导线接到公共地端才能使LED丁正常点亮4）把 74192 的输出引脚搞反，将高位看成低位，低位看成高位，以致灯无 规则的闪烁6 结果评价与改进方法6.1 结果评价通过反复调试，最后实现了课设要求的基本容，对调试的结果很满 意，LED灯没有其他异常现象的出现对每个芯片都做了功能测试，就是搭建整 个大电路中，由于各种因素的影响会出现各种各样的问题，这是我们需要注意的 地方6.2 改进方法1）唯一不足的地方就是没有实现全亮功能，且用了 6 个 芯片可以使用双时钟 74193十六进制计数器，这样可以不用清零端，置数端进 行设计，而且能够少用一个 7420芯片直接用一个开关控制 UPQOW时钟的输 入信号即可实现左移，右移循环7 总结这次的课程设计是一次难得的锻炼机会，让我们能够充分利用所学过的理 论知识还有自己的想象的能力，另外还让我们学习查找资料的方法，以及自己处 理分析电路，设计电路的能力我相信是对我一个很好的提高平时在学习理论 知识的时候，根本就没有想到我所学的这些东西有什么用，他们可以做成什么， 只是一味的利用它们来解决课后的习题，没有想其他的用途。
这次的课程设计让 我懂得了它们在实际的用途，还有我们身边的很多电路，例如频率计、交通灯、 数字钟等这些都是我们自己可以实现的此次课程设计是我进大学的第一个课程设计从最初的选题，购买元器件， 组装，调试到完成设计，每一个过程都是锻炼自己极大的锻炼了电路设计实践 能力，培养了自己独立设计能力此次课程设计是我专业知识的检验和巩固在 整个电路的设计过程中，花费时间最多的是各个模块电路的连接及电路的细节设 计上，通过对方案的反复斟酌和电路的多次调试，使得电路稳定工作希望以后能有更多的机会去进行课程设计8 参考文献数字电子技术基础 （阎石.第 5版）数字电子技术基础 吴友宇本科生课程设计成绩评定表姓 名性 另U专业、班级课程设计题目：课程设计答辩或质疑记录：成绩评定依据：设计方案和容（30 分）制作与调试（30 分）说明书容和 规程度（20 分）答辩（10 分）考勤（10 分）总分（100 分）最终评定成绩（以优、良、中、及格、不及格评定）指导教师签字:。