课程设计说明书

目录。引言 2

1、设计意义及要求 3

1.1、设计意义 3

1.2设计要求 3

2、方案设计 4

2.1设计思路 4

2.2方案设计 4

3、部分电路设计 5

3.1 555构成的脉冲发生器介绍 5

3.1.1 555定时器构成的脉冲发生器电路及工作波形 6

3.2 ct74ls194引脚图及功能介绍 7

4、调试与检测 9

4.1调试中故障及解决办法 9

4.2调试与运行结果 9

5、课程设计总结 10

参考文献 11

引言。霓虹灯是城市的美容师，每当夜幕降临时，华灯初上，五颜六色的霓虹灯就把城市装扮得格外美丽。霓虹灯在我们的生活中随处可见，无论是用来吸引顾客，还是装饰夜景，它都发挥着巨大作用。

其实，霓虹灯的工作原理很简单，依靠灯光两端电极头在高压电场下将灯管内的稀有气体击燃，就可以发出灯光。通过选择不同类型的管子并充入不同的惰性气体，霓虹灯能得到五彩缤纷、多种颜色的光。

然而，对于各种灯光灯光的闪烁顺序，时间间隔，持续时间等等进行设计控制就需要一定的理论知识来实现。电子技术课程设计就可以帮助我们来完成这项任务。

刚刚学完的数电知识，正好通过这次课设，进一步巩固了理论知识，锻炼了自己分析与解决问题的能力。

此次设计主要用到了555定时器构成的脉冲发生器，ct74ls194及相应颜色的发光二极管。虽然结构比较简单，但是设计出来的效果完全满足设计要求，电路精简，连线好操作，符合电路设计要求。在设计中也发现了一些问题，不过通过自己和同学的讨论最终将问题解决了。

我想在实际实践中的感受才是本次课程设计目的和意义的所在吧。

1、设计意义及要求。

1.1、设计意义。

随着社会的发展，户外广告至今已发展成为**类型丰富、表现形式多样、发展速度较快的广告模式。随着电视、报纸的广告资源越来越被充分开发，户外广告因其发展质量和数量引起了各方重视。霓虹灯是户外广告的主要形式之一，还可以为夜幕增加色彩和动感。

此次课程设计能够让我们把理论知识与实际结合起来，不仅对课程知识有了进一步的记忆与理解，而且也培养了我们的动手能力，从而认识到课本知识与实际生活的联系。并将其转化为实物，将极大地提升我们的成就感。

1.2、设计要求。

通过所学的数字电路与模拟电路知识，设计霓虹灯。

霓虹灯运行要求：

1、有八只彩灯，红蓝相间。

2、红色的灯顺次闪烁，向后推进。

3、蓝色是灯反向闪烁，向前推进。

4、重复2~3步骤，自动循环。

2、方案设计。

2.1、设计思路。

首先，霓虹灯各种颜色的灯都需要产生0.5秒的变化跳动，所以必须给电器元件2赫兹的脉冲信号。考虑到这点，首先很简单想到555定时器构成的多谐振荡器，因为多谐振荡器可以根据调节电阻与电容值产生不同的输出脉冲信号，使用方便，易于设计。

然后，霓虹灯各灯从前至后0.5秒有规律跳动，从后至前也0.5秒跳动，变化频率相同，闪亮的时刻也相同。

所以可以考虑设计一个循环**制输出信号，输出端与发光二极管相连，这样既满足题意，设计又简单。

电路结构清晰明了，虽然结构简单，但是符合要求。

2.2、设计方案。

上图左边是用555设计的脉冲振荡器，产生2赫兹的脉冲信号输入ct74ls194中，然后通过74ls194输出**制循环信号。输出端分别与发光二极管按照规律连接，这样就能产生循环发光的霓虹灯。

3、部分电路。

3.1、 555构成的脉冲发生器介绍

555定时器是一种模拟电路和数字电路相结合的中规模集成器件，它性能优良，适用范围很广，外部加接少量的阻容元件可以很方便地组成单稳态触发器和多谐振荡器，以及不需外接元件就可组成施密特触发器。因此集成555定时被广泛应用于波形的产生与变换，测量控制当中。

多谐振荡器是能产生矩形波的一种自激振荡器电路，由于矩形波中除基波外还含有丰富的高次谐波，故称为多谐振荡器。多谐振荡器没有稳态，只有两个暂稳态，在自身因素的作用下，电路就在两个暂稳态之间来回转换，故又称它为无稳态电路。

由555定时器构成的多谐振荡器如图1所示，r1，r2和c是外接定时元件，电路中将高电平触发端（6脚）和低电平触发端（2脚）并接后接到r2和c的连接处，将放电端（7脚）接到r1，r2的连接处。由于接通电源瞬间，电容c来不及充电，电容器两端电压uc为低电平，小于（1/3）vcc，故高电平触发端与低电平触发端均为低电平，输出uo为高电平，放电管vt截止。这时，电源经r1，r2对电容c充电，使电压uc按指数规律上升，当uc上升到（2/3）vcc时，输出uo为低电平，放电管vt导通，把uc从（1/3）vcc 上升到（2/3）vcc这段时间内电路的状态称为第一暂稳态，其维持时间tph的长短与电容的充电时间有关。

充电时间常数t充=（r1＋r2）c。不难理解，接通电源后，电路就在两个暂稳态之间来回翻转，则输出可得矩形波。电路一旦起振后，uc电压总是在（1/3～2/3）vcc 之间变化。

555功能表。

图1（b）所示为工作波形。

ab)3.1.1 555定时器构成的脉冲发生器电路及工作波形

t1=0.7(r1+r2)c

t2=0.7r2c

t=t1+t2=0.7(r1+2r2)c

f=1/t=1.43/(r1+2r2)c

占空比p=t1/(t1+t2)=(r1+r2)/(r1+2r2)≈r1/(r1+r2)=1/2

计算值：r1=r2=10k c=48*10^-6f

3.2 ct74ls194引脚图及功能介绍。

74ls194具有移位功能的寄存器成为移位寄存器。一位功能是指寄存器中所存**能够在一位脉冲的作用下一次进行左移或者右移。只需要改变左、右移位的控制信号便可实现左移位或者右移位要求的移位寄存器称为双向寄存器。

ct74ls194是一种功能比较齐全的双向移位寄存器。它具有清除、保持、并行输入、右移位串行输入和左移位串行输入数据等五种功能。

其引脚图与功能表如下图：

其中d0~d3：并行输入端q0~q3：并行输出端；

s0、s1：操作模式控制端rd’：为清零端；

sr：右移串行输入端sl：左移串行输入端；

cp：时钟脉冲输入端；

图一74ls194移位寄存器的引脚图。

首先s1=s0=1，移位寄存器处于数据并行输入状态。q1q2q3q4=abcd=1000;

当s1=0，s0=1时，移位寄存器处于右移工作状态。clk上升沿到达时q1q2q3q4=0100→0010→0001→1000→0100……

高电平所处位置的发光二极管发亮；由此可以组合电路处理二极管的发光顺序。

sr与q4相连，实现4循环。

4 调试与检测。

4.1调试中故障及解决办法。

555多谐振荡器产生脉冲时，由于multisim中555芯片的引脚名称与一般实验书上有所不同，连接时需谨慎。multisim中dis和con在一般实验书中为ct与vc。适当调整电容c的值，控制输出信号发光二极管的闪烁间隔。

双向移位寄存器74ls194控制其四输入循环，当二极管出现高电平时，二极管发光。可由一个输出端控制多个二极管输出信号，也可以同时出现多个高电平，分别控制不同的二极管。

4.2调试与运行结果。

首先，s0=s1=1，q1q2q3q4=abcd=1000，最上面的红色二极管与最下端的蓝色二极管发光，都由q1=1高电平控制；

s0=1，s1=0时，双向移位寄存器74ls194顺次右移，高电平=1，由q1→q2→q3→q4，q1控制第一个红色发光二极管led1和最后一个蓝色发光二极管led8，q2控制红色led2和蓝色led7，q3控制红色led3和蓝色lde6，q4控制红色led4和蓝色led5，所以二极管发光顺序为led1→led3→led5→led7→led1……led8→led6→led4→led2→led8……即红色二极管顺序依次移动，向后推进实现循环，蓝色二极管依次反向移动，向前推进实现循环；sr与q4相连，实现循环移动。

5、课程设计总结。

本次课程设计，我对555芯片和74ls194芯片都有了进一步的认识，通过它的功能能够设计出所需的电路，从而实现一定的实物制作。

对于555芯片而言，它能够提供所需频率的脉冲，可以通过控制改变r1、r2、c的大小来控制周期、频率等。双向移位寄存器74ls194实现了高电平四次循环移动：1000→0100→0010→0001→1000.

每个高电平能够控制多个二极管发光，从而实现图案变换。

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