哈工大數(shù)電自主實(shí)驗(yàn) 數(shù)字流水燈

1、Harbin Institute of Technology數(shù)字電路自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn) 院 系： 航天學(xué)院 班 級(jí)： 姓 名： 學(xué) 號(hào)： 指導(dǎo) 教師： 哈爾濱工業(yè)大學(xué)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?進(jìn)一步掌握數(shù)字電路課程所學(xué)的理論知識(shí)。2熟悉幾種常用集成數(shù)字芯片的功能和應(yīng)用，并掌握其工作原理，進(jìn)一步學(xué)會(huì)使用其進(jìn)行電路設(shè)計(jì)。3了解數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本思想和方法，學(xué)會(huì)科學(xué)分析和解決問(wèn)題。4培養(yǎng)認(rèn)真嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)和實(shí)事求是的工作態(tài)度。5數(shù)電課程實(shí)驗(yàn)為我們提供了動(dòng)手實(shí)踐的機(jī)會(huì)，增強(qiáng)動(dòng)手實(shí)踐的能力。二、實(shí)驗(yàn)要求設(shè)計(jì)流水燈，即一排燈按一定的順序逐次點(diǎn)亮，且可調(diào)頻、暫停、步進(jìn)。三、實(shí)驗(yàn)步驟1設(shè)計(jì)電路實(shí)現(xiàn)題目要求，電路在功能相當(dāng)?shù)那闆r

2、下設(shè)計(jì)越簡(jiǎn)單越好；2. 畫出電路原理圖（或仿真電路圖）；3.元器件及參數(shù)選擇；4.電路仿真與調(diào)試；5.到實(shí)驗(yàn)時(shí)進(jìn)行電路的連接與功能驗(yàn)證，注意布線，要直角連接，選最短路徑，不要相互交叉，注意用電安全，所加電壓不能太高，以免燒壞芯片；6.找指導(dǎo)教師進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的檢查與驗(yàn)收；7.編寫設(shè)計(jì)報(bào)告：寫出設(shè)計(jì)與制作的全過(guò)程，附上有關(guān)資料和圖紙，心得體會(huì)。四、實(shí)驗(yàn)原理設(shè)計(jì)流水燈的方法有很多種，我的設(shè)計(jì)思路是：利用555定時(shí)器產(chǎn)生秒脈沖信號(hào)，74LS161組成8進(jìn)制計(jì)數(shù)器，74LS138進(jìn)行譯碼，點(diǎn)亮電平指示燈。并通過(guò)調(diào)節(jié)555的電阻，實(shí)現(xiàn)頻率可調(diào)。通過(guò)兩與非門，實(shí)現(xiàn)暫停、步進(jìn)功能。1. 秒信號(hào)發(fā)生器 （1）555

3、定時(shí)器結(jié)構(gòu) （2）555定時(shí)器引腳圖（3）555定時(shí)器功能表（4）555定時(shí)器仿真圖2. 74LS161實(shí)現(xiàn)8進(jìn)制加計(jì)數(shù)74LS161是常用的四位二進(jìn)制可預(yù)置的同步加法計(jì)數(shù)器,它可以靈活地運(yùn)用在各種數(shù)字電路，以及單片機(jī)系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)分頻器等很多重要的功能。（1）74LS161同步加法器引腳圖 管腳圖介紹:始終CP和四個(gè)數(shù)據(jù)輸入端P0-P3清零CLR使能EP,ET置數(shù)PE數(shù)據(jù)輸出端Q0-Q3進(jìn)位輸出TC（2）74LS161功能表（5）74LS161仿真圖對(duì)74LS161進(jìn)行八進(jìn)制計(jì)數(shù)改組，需要一個(gè)與非門，即芯片74LS00,也就是將74LS161的輸出端通過(guò)與非門，當(dāng)輸出為8時(shí)將輸出為高電平的端口與

4、非后接到74LS161的清零段。即計(jì)數(shù)到8是異步清零，所以74LS161變?yōu)榘诉M(jìn)制計(jì)數(shù)。仿真圖如下：2. 74LS138實(shí)現(xiàn)的譯碼器74LS138 為3 線8 線譯碼器，其工作原理如下：一個(gè)選通端（E1）為高電平，另兩個(gè)選通端（(E2)和 (E3)）為低電平時(shí)，可將地址端（A0、A1、A2）的二進(jìn)制編碼在Y0至Y7對(duì)應(yīng)的輸出端以低電平譯出。比如：A2A1A0=110時(shí)，則Y6輸出端輸出低電平信號(hào)。利用 E1、E2和E3可級(jí)聯(lián)擴(kuò)展成 24 線譯碼器；若外接一個(gè)反相器還可級(jí)聯(lián)擴(kuò)展成 32 線譯碼器。若將選通端中的一個(gè)作為數(shù)據(jù)輸入端時(shí)，74LS138還可作數(shù)據(jù)分配器。（1）74LS138引腳圖 （2

5、）74LS138功能(3) 74LS138仿真圖五、實(shí)驗(yàn)電路圖1. 總電路圖：如下圖所示2. 實(shí)驗(yàn)器材名稱數(shù)量74LS138174LS1611555定時(shí)器174LS001試驗(yàn)臺(tái)1不同阻值的電容，電阻若干備用。六、實(shí)驗(yàn)結(jié)果實(shí)現(xiàn)流水燈功能，即一排燈按一定的順序逐次熄滅，且可調(diào)頻、暫停、步進(jìn)。七、實(shí)驗(yàn)總結(jié)1.實(shí)驗(yàn)過(guò)程中遇到的問(wèn)題及解決方法 (1)各芯片的測(cè)試 實(shí)驗(yàn)前一定要進(jìn)行芯片的測(cè)試,防止實(shí)驗(yàn)出不了結(jié)果.包括導(dǎo)線,實(shí)驗(yàn)箱都有可能接觸不良,實(shí)驗(yàn)過(guò)程中一定要細(xì)心謹(jǐn)慎,這是實(shí)驗(yàn)成功的必要條件。(2)實(shí)驗(yàn)中遇到的問(wèn)題：電平指示燈閃爍較快看不清依次點(diǎn)亮，熄滅的變化。(3)修改電路解決問(wèn)題利用雙蹤示波器檢測(cè)5

6、55定時(shí)器輸出的波形發(fā)現(xiàn)波形頻率較小導(dǎo)致74LS161的時(shí)鐘信號(hào)改變太快，最終影響74LS138的輸出導(dǎo)致流水燈變化太快看不清。發(fā)現(xiàn)問(wèn)題后對(duì)555定時(shí)器根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)試。想要使輸出波形頻率增大，則需要增大電阻R18，將電阻增大至240k后發(fā)現(xiàn)示波器顯示555輸出波形頻率變大，流水燈變化速度明顯變緩，能觀察到電平指示燈一次點(diǎn)亮熄滅，然后依然不是很明顯，于是考慮改變電容大小。將電容C1由原來(lái)的100nF增大到1000nF即1F后再進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)示波器顯示555輸出波形頻率增大，流水燈速度明顯減緩利于觀察，問(wèn)題得到解決，實(shí)現(xiàn)了流水燈功能。2.實(shí)驗(yàn)心得體會(huì)在這一個(gè)星期的設(shè)計(jì)與學(xué)習(xí)時(shí)間里，在老師的悉

7、心指導(dǎo)和我的積極努力下，本人所做的流水燈取得了比較令人滿意的結(jié)果，現(xiàn)就此次設(shè)計(jì)談一下自己的體會(huì)：首先，對(duì)自己的學(xué)習(xí)能力有一定的提高，為了這次設(shè)計(jì)，我在圖書館和網(wǎng)上查閱了不少的資料，思考了不少的問(wèn)題，以前的學(xué)習(xí)通常是老師手把手的把一門課程從頭講到尾，這次卻基本上靠自己來(lái)系統(tǒng)地學(xué)習(xí)，碰到問(wèn)題的時(shí)候先通過(guò)查書或上機(jī)自己先試著解決，如果還不能解決的話，再請(qǐng)教導(dǎo)師。這樣的過(guò)程鍛煉了自己獨(dú)立解決問(wèn)題的能力。本次課程設(shè)計(jì)能夠順利完成，離不開(kāi)學(xué)校提供的教學(xué)環(huán)境，各位教師的悉心指導(dǎo)和同學(xué)的熱情幫助。再此特別感謝指導(dǎo)教師的悉心指導(dǎo)，在整課程設(shè)計(jì)過(guò)程中，老師以嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度對(duì)我遇到的問(wèn)題給予認(rèn)真詳細(xì)的解答。同時(shí)感謝在此期間給予過(guò)我?guī)椭睦蠋熀屯瑢W(xué)。謝謝！參考文獻(xiàn)1 康華光編著 數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ) 高等教育出版社,2002,(7)，47-50 2 電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)與仿真賈更新編著, 鄭州大學(xué)出版社,2003,20-25 3 楊志忠主