流水灯逻辑电路设计

计算机与信息工程学院  2009级专升本  叶冬梅  20091500076

指导教师  李艳玲  讲师

摘要  本文简要介绍了一种采用数字电路制作的流水灯的数字显示流水灯的设计过程和工作原理，它主要采用了74系列的常用集成电路。实现手动控制开关进行清零，流水灯的特定花型闪亮功能，并且通过开关可将闪亮的流水灯全部熄灭。

关键字  74系列芯片；花型；显示

1  设计任务及主要技术指标和要求

1.1设计任务

       每个输出端对应一个发光二极管，当控制开关为关时任何操作都无效，发光二极管全部熄灭；当控制开关为开时发光二极管为亮。用发光二极管显示流水灯的流动。

1.2  主要技术指标

       二极管同时供八个输出端输出，每个二极管对应一个输出端，输出端用Q0～Q3和D0～D3表示。设置一个系统清零控制开关R,该开关由控制者控制。当开关为开时二极管根据固定花型闪亮，当开关为关时二极管全部熄灭。

1.3  要求

1.3.1 设计一个能够控制八路彩灯的逻辑电路，并且彩灯有两种花型组成。

1.3.2 第一组八路流水灯花型由中间向两边对称性依次闪亮，全亮后仍有中间向两边依次熄灭。

1.3.3 第二组八路流水灯花型分为两半，各由左向右顺次闪亮，全亮后仍各由左向右依次熄灭。

1.3.4 两组流水灯花型交替出现。

花型一                                 花型二

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图（一）

2  工作原理

    当控制者控制开关R处于“闭合”状态时，R为高电平，输出端Q0～Q3和D0～D3全部为低电平，于是显示二极管为熄灭状态；当控制者控制开关R处于“打开”状态时，即74SL161芯片处于等待工作状态，等待输入端Q0～Q3和D0～D3输入信号。当时钟脉冲给予信号时则经两片74SL194芯片置数后，输出端输出为0  0  0  1  1  0  0  0；当时钟脉冲再给予一次信号时再经两片74SL194芯片置数后，输出端输出为          0  0  1  1  1  1  0  0依次类推实现发亮二极管闪亮为两种花型交替闪亮的过程。由控制这控制的开关R，可以使发亮二极管电路复位全部为熄灭状态，以便进行下一轮的闪亮工作。

3  电路组成部分

图（二）

4  设计步骤及方法

4.1  选择要设计的逻辑电路——流水灯逻辑电路；

4.2  拟定组成框架；

4.3  画出整个逻辑电路图；

4.4  设计各部分电路，要求布线整齐、美观、便于线路检查和连接调试；

4.5  仿真测试逻辑电路，检查电路是否以满足设计功能要求；

4.6  在试验箱上进行测试，并调试；

4.7  完成程序设计报告。

5  电路总体说明

图（三）

当控制者控制开关R处于“闭合”状态时即R为0时，R为高电平，输出端Q0～Q3和D0～D3全部为低电平，并且于是显示二极管为熄灭状态；当控制者控制开关R处于“打开”状态时即为1时，即74SL161芯片处于等待工作状态，等待输入端Q0～Q3和D0～D3输入信号。

6 设计所用器材及芯片简介

6.1  所用器材

开关                                   1个

74SL194芯片                           2个

74SL161芯片                           1个

74SL04芯片                            1个

面包板                                 1个

发光二极管                             8个

数字电路实验箱                         1个

万用表                                 1个

导线                                   若干

6.2  芯片简介

6.2.1  74SL194芯片的功能

图（四）

74Sl194芯片不仅可以存储代码，还可以将代码移位，所以74SL194芯片除了存储代码之外，还可以用于数据的串行—并行转换、数据处理等。

6.2.274SL161芯片的功能

图（五）

74SL161芯片是典型常用的中规模集成计数器。74SL161芯片除了有二进制加法计数功能外，还有预置数（送数）、清零和保持功能。    

7  小结(通过课程设计收获和心得)

经过了两个多星期的不停地检测和修改，终于把最终的电路图和连接的面包板完成了。经过了这次的课程设计，从方案的选择到熟悉各个器件的应用再到设计与实现，大大地提高了我的动手能力、分析问题的能力以及检测能力，从中我学到了许多书本上没有搞清楚的问题。通过这次的课程设计我学到了以下几点：

1.提前做好准备工作。在开始动手之前，我们要把个期间的功能弄清楚，以及如何拓展和正确使用，只有把这些真正的搞懂之后才能顺利的完成设计。

2.要耐心分析问题。在设计与实现的过程中，我们避免不了遇到各种困难，但是我们不能一遇到问题和困难就慌，要耐心地分析问题出在哪里，并想办法解决这些困难和问题。

3.团队合作精神，不懂就问精神。这次的课程设计培养了我们的团队合作精神，在课程设计中我们一定会遇到一些自己解决不了的问题，这时我们应给虚心的向同学们请教，只有这样我们才能更好的解决那些自己解决不了的问题。

     这次的课程设计，让我学到了很多很多有用的知识和能力。这多我以后的学习和工作都将是非常有益的。这次的课程设计，让我受益匪浅，首先我要感谢我们的李艳玲老师在我陷入困境时对我的热情指导，其次感谢我的同班同学在设计期给予我不断地鼓励与热心的帮助！课程设计虽然结束了，但是我们还有很多的事情要做，对仍然不熟悉或不了解的知识点我们要尽快的去学习和掌握，对课程设计中出现的问题我们还要认真的去分析和研究。而且我们还需要去增强自己的动手能力和思考能力，去不断的锻炼，只有这样该课程设计才能发挥它最大的作用。

参考文献

[1] 数字逻辑与数字系统、王永军8，李景华主编。——3版.——北京：电子工业出版社.

[2] 孙怀安，杨广平.基于虚拟现实语言的机器人三维仿真系统软件 .西安电子科技大学学报（自然科学版），2001，6.

[3] 钱能主编.C++程序设计教程.北京：清华大学出版社.