武汉理工大学《电工电子技术》课程设计学号：课程设计题目学院专业班级姓名指导教师年月日1武汉理工大学《电工电子技术》课程设计目录摘要 (3)1 设计任务及要求 (4)2 方案设计及选择 (4)2.1 方案设计 (4)2.2 方案的比较与选择 (8)3 单元电路的设计 (9)4 整体电路图及原理 (15)4.1 整体电路图 (15)4.2 工作原理 (16)5 电路调试及结果分析 (16)5.1 调试 (16)6 结果评价与改进方法 (17)6.1 结果评价 (17)6.2 改进方法 (17)7 总结 (18)8 参考文献 (18)2武汉理工大学《电工电子技术》课程设计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3武汉理工大学《电工电子技术》课程设计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2.3方案设计4.3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 0001 0010 0011 0100 01010111 01102 ）彩灯左移依次点亮的循环：0111 0110 0101 0100 0011 00100000 00013 ）彩灯全灭的功能；000000004武汉理工大学《电工电子技术》课程设计设计方案原理图反馈电路脉计3-8逻冲数译辑发器生码器门电器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74LS192 实现计数功能；5武汉理工大学《电工电子技术》课程设计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2.4方案二同方案一，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；000000010010001101000101011101106武汉理工大学《电工电子技术》课程设计2）彩灯左移依次点亮的循环：011101100101010000110010000000013 ）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脉计3-8逻冲数译辑发器码门生器电LED 灯显示7武汉理工大学《电工电子技术》课程设计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2.5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。

8武汉理工大学《电工电子技术》课程设计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2.6 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 定时器内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， VCC 通过 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。

9武汉理工大学《电工电子技术》课程设计脉冲发生电路图其输出信号的频率为：f=1.43/(R1+2R2)C1其中 R1=0.8K Ω R2=1.5K ΩC1=47uF从而算出频率f=8Hz该频率满足设计要求2.7 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。

10武汉理工大学《电工电子技术》课程设计74LS192 引脚排列图11武汉理工大学《电工电子技术》课程设计74LS192 功能表设计原理说明1）当计数器时钟 UP 接脉冲信号， DOWN 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N脉冲信号， DOW 接N 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12武汉理工大学《电工电子技术》课程设计2.874138 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74138 输出表达式（ E1=G1 ， E2A=G ，2 E2B=G3 ）13引脚排列图74138 功能表设计原理说明将 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YO-Y7 ，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。

用 74138 译码器设计的译码电路如下所示2.9 LED灯显示电路八个 LED 灯均为共阴极接法，其输入端与两个7404 非门芯片的每个输出端相接。

当7404 输出端为高电平时，LED 灯点亮。

显示电路如下4整体电路图及原理4.4 整体电路图15武汉理工大学《电工电子技术》课程设计2.10 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， DOW 接N 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,G2B 接地，置数端接7420 的 1Y 输出端，时钟UP 接 VCC ， DOWN 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4.5 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。

5.2 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16武汉理工大学《电工电子技术》课程设计应，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。

2.11 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 灯需要用导线接到公共地端才能使LED 灯正常点亮。

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4.6 结果评价通过反复调试，最后实现了课设要求的基本内容，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。

4.7 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UP,DOWN 时钟的输入信号。