【正文】 鐘脈沖，在時鐘脈沖的作用下，每遇到一次上升沿就計武漢理工大學《專業(yè)課程設計（二）》課程設計說明書 13 一次數(shù)。當電容充電至正負板間的壓降為 2/3Vcc 時，即 6 腳的電壓為 2/3Vcc 時， 7 腳接通，電容經(jīng)過 Rx2 開始放電。由 C1=10uF， RV1=100KΩ， ln2 ≈ ，得 T ≈ (100+ Rx2)。 譯碼模塊 圖 19 譯碼模塊電路原理圖 譯碼模塊的電路原理圖如圖 19 所示。 武漢理工大學《專業(yè)課程設計（二）》課程設計說明書 15 發(fā)光電路 圖 20 發(fā)光電路原理圖 如圖 20 所示， 8 個發(fā)光二極管呈圈式排列，達到了圈式發(fā)光的要求。 實現(xiàn)過程 圖 21 方案面包板實物圖 如圖 21 所示，為實現(xiàn)方案時的面包板實物圖。調節(jié)滑動變阻器的阻值便可改變二極管的發(fā)光周期。調節(jié)滑動變阻器的阻值，發(fā)光二極管的發(fā)光周期發(fā)生改變。 拿到題目時，雖然被要求嚇了一跳，但仔細回憶數(shù)電中學過的芯片原理和提供的芯片的功能表，發(fā)現(xiàn)要設計出符合要求的方案 其實并不難。那么，只要將 8 個發(fā)光二極管共陽極連接，將 74LS138 的 8 個輸出端依次與二極管的負極相連，正好能讓發(fā)光二極管依次發(fā)光。將之前的電路原理圖翻出來看過后，發(fā)現(xiàn)其中的諧振電路依舊是用 NE555 定時器實現(xiàn)的，但后面用 CD4017 代替了方案一的 74LS161和 74LS138。用 protues 在電腦上將三種方案的電路圖畫出來并仿真倒是很順利 ， 包括之后的預答辯都很順利，難題誕生在面包板的連線。雖然，連線遇到了很多困難，但在組員的幫助下，花了兩個晚上終于把方案實現(xiàn)了。動手能力正是我們所欠缺的，所以我們應該抓住每次動手的機會，好好體會體會自己的不足。其實，生活就是如此，看起來很簡單，以為自己都會了，又不愿意動手，最終導 致的就是什么都沒學好。由于面包板的空間有限，二極管由太多，導致連線到處碰壁。 方案一和方案二譯碼器的輸出讓我聯(lián)想到了其輸出形式酷似移位功能，又想到輸電實驗中用 2 片 74LS194 做過 8 進制的移位器，于是方案三的構思又誕生了。 第一個方案構思完之后，就輪到第二個了。那么 NE555正好可以用來為 74LS161 提供時鐘脈沖。調節(jié)滑動變阻器的阻值，發(fā)光二極管的發(fā)光周期發(fā)生改變”，調試結果成功，方案正確。 4. 調試過程及結論 調試過程 由于實驗室電源有限，調試時用自備的三節(jié)干電池作為電源。 武漢理工大學《專業(yè)課程設計（二）》課程設計說明書 16 小結 由圖 21 可見 ，面包板的連線橫平豎直，沒有跳線。由于 74LS138 的輸出為低有效，所以要讓二極管在矩形脈沖的一個周期內只亮一個，可將二極管的負極與對應輸出相連，將二極管的正極與高電平相連。由 74LS138 的功能表可知，接通電源后， 138 便會對輸入進行譯碼，從 Y0~Y7腳輸出。由于 1 腳接高電平，所以該計數(shù)模塊為 16 進制 計數(shù)，但輸出只有 Q0、 Q Q2， Q3置空。如此循環(huán)往復。 諧振模塊 圖 17 諧振模塊電路原理圖 如圖 17 所示，設滑動變阻器的上下兩部分為 Rx1 和 Rx2（單位為 KΩ） ，則有RV1=Rx1+Rx2 。 方案原理 方案的電路原理圖如下 圖所示。所以，就功能而言，方案二更好一些。不同之處：方案一的主要工作元件除了 NE555 之外，使用了計數(shù)器 — 74LS16譯碼器 — 74LS138，還有一個非門，一共是 4 個 芯片 ；方案二的主要工作元件除了 NE555 之外， 只 用了一個組合芯片 CD4017，沒有門電路，一共是 2 個芯片；方案三的主要工作元件除了 NE555 之外，使用了 2 個 74LS194，及 1 個非門，一共是 4 個芯片。 圖 15 方案三仿真圖 仿真時，圈式流水燈按逆時針方向（ D1— D8）依次循環(huán)發(fā)光，調節(jié)滑動變阻器的阻值，發(fā)光的周期發(fā)生變化。 當 Rx2=30 時， T=， f=。 圖 13 方案三原理框圖 圖 14 為方案 三 原理電路圖，第一部分多諧振蕩電路輸出矩形脈沖信號。 圖 12 方案二 protues 仿真圖 仿真時，圈式流水燈按逆時針方向（ D1— D8）依次循環(huán)發(fā)光，調節(jié)滑動變阻器的阻值，發(fā)光的周期發(fā)生變 化。 由 C1=10uF， R1=30KΩ， RV1=60KΩ， 所以 T=7(90+Rx2)103Ω， f=1000/[7(90+Rx2)]Ω。該方案的電路由三部分組成 ： 第一部分由 NE555 組成多諧振蕩電路，輸出矩形脈沖信號；第二部分由 CD4017 組成兼具八進制加法計數(shù)和譯碼功能的電路， 在 第一部分電路輸出的脈沖信號作用下開始工作；第三部分電路由 8 個發(fā)光二極管組成圈式流水燈電路，在第二部分電路輸出的 二進制數(shù)信號 作用下 開始依次循環(huán)發(fā)光。 軟件仿真 下圖為 方案一的 protues 仿真圖。其周期 T 由兩部組成 ： 電容 C1的充電時間 t1和放電時間 t2。 方案一 方案原理 如下圖 7 為方案一的原理框圖 。實現(xiàn)了選通作用。使能端 E1接高電平， E E3接低電平，譯碼器可實現(xiàn)譯碼功能 。 1， 2， 3 端口為三個輸入端口， E E2和 E3這三個使能端，正常工作時 E1 接高電平， E2 和 E3 接低電平。 圖 4 74LS161 構成循環(huán)八 進制輸出電路原理圖 將 ENP， ENT， LOAD， MR 端接電源 +Vcc（即高電平）。 （ 2） 74LS161 計數(shù)器 集成 74LS161 是四位二進制同步加法計數(shù)器， MR 為異步清零端，低電平有效； PE 為同步預 置數(shù)控制端，低電平有效；該計數(shù)器為上升沿觸發(fā)有效，當 MR=PE=1 時在 CP 端輸入計數(shù)脈沖作用下，計數(shù)器進行二進制加法器計數(shù)。 圖 2 NE555 構成多諧振蕩電路原理圖 NE555 芯片 1 與 8 端接電源 +Vcc， +Vcc 經(jīng) R1， R2給電容 C1充電，給輸入端輸入直流信號 。輸出驅 動電流約為 200mA。第二部分電路實現(xiàn)選通發(fā)光 二級管的功能， 通過計數(shù)器和譯碼器實現(xiàn) 圈式排列的燈循環(huán)閃亮，該部分電路的實現(xiàn)可采取多種方案。 2. 設計方案及其比較 方案 設計要求 （ 1） 按照技術要求，提出自己的設計方案（多種）并進行比較； （ 2） 掌握計數(shù)、譯碼、控制及顯示電路的工作原理及其電路結構，以 NE555 時基集成電路、 74LS161 和 74LS138 為主，設計一種圈式流水燈電路（實現(xiàn)方案）； 基本原理 原理概括 圈式流水燈電路主要包括兩部分電路，第一部分電路產(chǎn)生矩形脈沖波，該部分電路可由 555 定時器構成多諧振蕩器產(chǎn)生。 NE555 定時器的電源電壓范圍寬，可在 — 16V 工作。 圖 2 為矩形脈沖產(chǎn)生電路原理圖，由 NE555 定時器構成