课程设计说明书。
题目： 循环彩灯电路设计
课程名称： 数字电子技术
学院： 电子信息与电气工程学院
学生姓名： 赵鹏永。
学号： 201102030020
专业班级： 通信工程2011级1班
指导教师： 翟亚芳。
2013 年 6 月 7日。
课程设计任务书。
循环彩灯电路设计。
摘要：在这次课程设计中，主要是通过555定时器、74lsls164等芯片组成电路。由555定时器和电阻、电容组成多谐振荡器，作为74ls161和74ls164的时钟信号发生器。
通过74ls161计数器构成九进制计数，将其输出端qd和qa接74ls00并分别接入74ls161和74ls164的清零端，将74ls161输出端的qa接入74ls164的串行**输入端，然后在74ls164移位寄存器的作用下，使得8个彩灯按照所设计规律一亮一灭，从左向右移动，亮灯和灭灯时间均为一秒。
关键词： 555定时器；74ls161；74ls164；循环彩灯
目录。1. 设计背景 1
1.1了解并掌握数字电子技术理论及应用 1
1.2 掌握数字电路集成芯片工作原理 1
2. 设计方案 1
2.1设计思路 1
2.2 电路框图 2
3. 方案实施 2
3.1原理图设计 2
3.2 multisim电路** 5
3.3 用altium designer设计原理图 6
3.4 pcb布线制板 7
3.5 安装调试 7
3.6 备用方案及比较 8
4. 结果与结论 10
4.1 结果 10
4.2 结论 11
5. 收获与致谢 11
6. 参考文献 11
7. 附件 12
1.设计背景。
1.1 了解并掌握数字电子技术理论及应用。
数字电子技术主要研究各种逻辑门电路、集成器件的功能及其应用，逻辑门电路组合和时序电路的分析和设计、集成芯片引脚功能及工作原理、555定时器等。随着科学技术突飞猛进地发展，用数字电路进行信号处理的优势也更加突出。为了充分发挥和利用数字电路在信号处理上的强大功能，我们可以先将模拟信号按比例转换成数字信号，然后送到数字电路进行处理，最后再将处理结果根据需要转换为相应的模拟信号输出。
在人们的日常生活中，常用的电子设备，也都是采用数字电路与数字系统。所以说，数字电子技术的应用会越来越广泛，对人们以后的生活影响也会越来越大。
数字集成电路是由许多的逻辑门组成的复杂电路。与模拟电路相比，它主要进行数字信号的处理，即信号以0与1两个状态表示，因此抗干扰能力较强。数字集成电路有各种门电路、触发器以及由它们构成的各种组合逻辑电路和时序逻辑电路。
1.2 掌握数字电路集成芯片工作原理。
本次课程设计用到的芯片主要是74lsls定时器。74ls161是同步4位十六进制加法计数器，并且具有同步置数和异步清零功能。74ls164
是一个串行输入、并行输出的8位单向移位寄存器。555定时器是一种多用途的单片中规模集成电路，该电路使用灵活方便，只需外接少量的阻容元件就可以构成施密特触发器、单稳态触发器和多谐振荡器。在本次课程设计中使用的就是多谐振荡器，使其产生***信号脉冲。
2.设计方案。
2.1 设计思路
循环彩灯设计按照8个彩灯一亮一灭，从左向右移动，彩灯亮灯和灭灯时间均为1秒的规律进行。电路设计主要是通过555定时器、74lsls164等芯片构成中规模集成电路来完成，由555定时器和阻容元件构成的多谐振荡器振荡周期为1秒。利用74ls161进行九进制计数，再通过74ls164控制电路按照所设计规律进行工作。
2.2 电路框图。
图1电路结构框图。
3.方案实施。
3.1 原理图设计。
用555定时器构成的多谐振荡器，先利用555定时器构成施密特触发器，然后将施密特触发器的输出端经rc积分电路接到施密特触发器的输入端。多谐振荡器是一种自激振荡电路，不需要外加输入信号就可以自动地产生矩形脉冲。下图2为多谐振荡器连接图。
图2 多谐振荡器连接图
由555定时器构成多谐振荡器，其输出是周期性的矩形波，其周期t=(r+2r)cln2=1s ,占空比q=t/t=(r+r)/(r+2r) 。
74ls161是具有同步置数和异步清零的同步十六进制计数器。其引脚图和符号如下图3所示。
图3 74ls161引脚图和符号
74ls161 的清零端是异步的。当清零端cr 为低电平时，不管时钟端clk 状态如何，即可完成清除功能。74ls161 的预置是同步的。
当预置数端load 为低电平时，在clk上升沿作用下，输出端qa－qd 与数据输入端a－d 相一致。当clr'=1，load'=1时，若enp、ent 均为高电平时，计数器对计数脉冲clk按8421bcd码进行加法计数，若enp·ent=0，计数器保持原来状态不变。
表1 74ls161功能表。
0清零。1 0预置数
1 10保持。
1 10保持。
1 11 1计数。
在计数电路中采用的是异步清零方式，其电路连接图如下图4所示。
图4 74ls161连接图。
74ls164是一个串行输入、并行输出的8位单项移位寄存器。a、b是串行**输入端，clr'是异步清零端，qa～qb是并行**输入端，clk为移位脉冲输入端。当清零端clr为低电平时，输出端（qa－qh）均为低电平。
串行数据输入端a、b可控制数据。当a、b任意一个为低电平，则禁止新数据输入，在时钟端clk脉冲上升沿作用下qa为低电平。当a、b 有一个为高电平，则另一个就允许输入数据，并在clk 上升沿作用下决定qa的状态。
图5 74ls164连接图。
时钟(clk) 每次由低变高时，数据右移一位，输入到qa，qa 是两个数据输入端（a 和b）的逻辑与，它将上升时钟沿之前保持一个建立时间的长度。主复位(clr) 输入端上的一个低电平将使其它所有输入端都无效，同时非同步地清除寄存器，强制所有的输出为低电平。
图6 74ls164逻辑符号。
3.2 multisim电路**。
在multisim上对电路进行连接后，并逐一检查器件的连接状况正确无误，组成完整数字电路进行**。**结果为 8个彩灯从上至下点亮，具体亮灭为第一个先亮，亮灯时间为1秒，接着第二个灯点亮，同时第一个灯熄灭，灭灯时间也为1秒；第二个灯熄灭时，第。
一、第三个灯点亮。8个彩灯依此规律循环点亮，在第八个点亮后1秒，电路进行清零，所有灯熄灭1秒后，重新进入循环。从**结果上看，整体符合课程设计所设计规律。
图7 循环彩灯multisim**电路图。
在**电路中，由555定时器和阻容元件构成的多谐振荡器输出矩形波时钟信号，其波形图如下图8所示。
图8 多谐振荡器输出波形。
3.3 用altium designer设计原理图。
在multisim上**后，按照multisim**图在altium designer上绘制pcb原理图。
图9 altium designer 原理图。
3.4 pcb布线制板。
绘制好原理图以后，检查线路连接，然后检查各个器件封装是否与所提供的实际器件相符，也可以通过pcb原理图中的**功能进行检测错误，通常有接线错误，封装错误，然后通过提示在原理图上进行修改。最后导入pcb板进行布线，在布线时可以先设置参数，可以将信号线设置成0.5mm。
由于原理图器件多，在手动布线时很复杂，所以我先使用了自动布线，而后在自动布线的基础上进行修改。手动修改以后，将电源线、地线修改成所需宽度，既使在整个pcb板中的布线完成得都很好，但由于电源、 地线的考虑不周到而引起的干扰，会使产品的性能下降，有时甚至影响到产品的成功率，所以对电、 地线的布线要认真对待。
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