【正文】 接通電源的瞬間，電容壓降為 0，即 6 腳的壓降為 0，此時 7 腳不通，電容經(jīng)過 Rx1和 Rx2 開始充電。當(dāng)電容充電至正負(fù)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。當(dāng)放電至電容兩極板間的壓降為 1/3Vcc時，即 6 腳的電壓為 1/3Vcc 時， 7 腳斷路，電容又經(jīng)過 Rx1 和 Rx2 開始充電，直至充到兩極板間壓降為 2/3Vcc。如此循環(huán)往復(fù)。所以，充電時間 t1=C1RV1ln[(Vcc－ 1/3Vcc)/(Vcc－ 2/3Vcc)]= C1RV1ln2，放電時間 t2= C1R x2ln[(Vcc－ 1/3Vcc)/(Vcc－ 2/3Vcc)]= C1R x2ln2，所以矩形脈沖的周期 T=t1+t2= C1(RV1+Rx2)ln2。由 C1=10uF， RV1=100KΩ， ln2 ≈ ，得 T ≈ (100+ Rx2)。 武漢理工大學(xué)《專業(yè)課程設(shè)計（二）》課程設(shè)計說明書 14 計數(shù)模塊 圖 18 計數(shù)模塊電路原理圖 如圖 18 所示 ， 74LS161 的 10 腳接高電平， 在時鐘信號（諧振模塊的輸出：3 腳 ）的作用下，每遇到一個上升沿便會計一次數(shù)。由于 1 腳接高電平，所以該計數(shù)模塊為 16 進(jìn)制 計數(shù)，但輸出只有 Q0、 Q Q2， Q3置空。當(dāng) Q3為 0 時， Q0Q1Q2從 000 計數(shù)到111，之后 Q3進(jìn)位 為 1， Q0Q1Q2依然 從 000 計數(shù)到 111，所以只輸出 Q0、 Q Q2，便能實現(xiàn)八進(jìn)制的功能。 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。將 5 腳接低電平， 6 腳接高電平， 3腳分別接計數(shù)模塊的輸出 —— Q0、 Q Q2（ 1 1 12 腳 ）。由 74LS138 的功能表可知，接通電源后， 138 便會對輸入進(jìn)行譯碼，從 Y0~Y7腳輸出。由于輸出低有效，當(dāng)輸入為 000時， Y0輸出 0，其余端輸出 1；當(dāng)輸入為 001 時， Y1輸出 0，其余端輸出 1；??當(dāng)輸入為111 時， Y7輸出 0，其余端輸出 1。 武漢理工大學(xué)《專業(yè)課程設(shè)計（二）》課程設(shè)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(dá)到了圈式發(fā)光的要求。由于 74LS138的輸出順序依次是 1 1 1 1 1 7 腳，所以只要將發(fā)光二極管的 D1~D8依次與其相連就可達(dá)到順序發(fā)光的目的。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(nèi)只亮一個，可將二極管的負(fù)極與對應(yīng)輸出相連，將二極管的正極與高電平相連。再接一電 阻進(jìn)行保護(hù)即可。 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。接上電源時， 8 個發(fā)光二極管依次循環(huán)發(fā)光（順時針），調(diào)節(jié)滑動變阻器的阻值，二極管的發(fā)光周期便會改變。 武漢理工大學(xué)《專業(yè)課程設(shè)計（二）》課程設(shè)計說明書 16 小結(jié) 由圖 21 可見 ，面包板的連線橫平豎直，沒有跳線。 8 個二極管呈圈式排布，接通電源時，以順時針方向依次發(fā)光。調(diào)節(jié)滑動變阻器的阻值便可改變二極管的發(fā)光周期。嚴(yán)格按照要求實現(xiàn)了方案。 4. 調(diào)試過程及結(jié)論 調(diào)試過程 由于實驗室電源有限，調(diào)試時用自備的三節(jié)干電池作為電源。接上電源后，發(fā)光二極管按照順時針依次發(fā)光，并且 循環(huán)。調(diào)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(diào)試過程截圖如下圖所示： 圖 22 調(diào)試過程截圖 結(jié)論 由調(diào)試時的現(xiàn)象“接上電源后，發(fā)光二極管按照順時針依次發(fā)光，并且循環(huán)。調(diào)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(diào)試結(jié)果成功，方案正確。 5. 心得體會 武漢理工大學(xué)《專業(yè)課程設(shè)計（二）》課程設(shè)計說明書 17 自大學(xué)以來，這是第二次課程設(shè)計了，雖然有了第一次課設(shè)的經(jīng)驗，而且設(shè)計的題目和原理都很簡單，但設(shè)計和調(diào)試過程中還是遇到難題。 拿到題目時，雖然被要求嚇了一跳，但仔細(xì)回憶數(shù)電中學(xué)過的芯片原理和提供的芯片的功能表，發(fā)現(xiàn)要設(shè)計出符合要求的方案 其實并不難。所學(xué)的 NE555 芯片 主要是用來組成諧振電路來輸出矩形脈沖的，而 74LS161要實現(xiàn) 計數(shù) 功能就必須要有時鐘脈沖。那么 NE555正好可以用來為 74LS161 提供時鐘脈沖。 74LS161 計數(shù)后的輸出經(jīng)過 74LS138 的譯碼后正好可以周期輸出低電平。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(fù)極相連，正好能讓發(fā)光二極管依次發(fā)光。再將二極管按照圈式排布，就能符合 “ 圈式流水 ”的要求了。 第一個方案構(gòu)思完之后，就輪到第二個了。想到電工電子實習(xí)中做過流水燈音樂盒的設(shè)計和制作 ，其中包含了圈式流水燈電路。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。查閱資料后發(fā)現(xiàn) CD4017 有計數(shù)并譯碼功能，那么將 CD4017 以 反饋清零方式將其改成 8 進(jìn)制計數(shù)譯碼器，替代之前方案一的計數(shù)器和譯碼器，就能實現(xiàn)要求的功能了。 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(jìn)制的移位器，于是方案三的構(gòu)思又誕生了。 接來下就是仿真了。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(yù)答辯都很順利，難題誕生在面包板的連線。 由于原理和電路都很簡單，本以為連線也會很簡單，沒想到栽在了 8 個發(fā)光二極管上了。由于面包板的空間有限，二極管由太多，導(dǎo)致連線到處碰壁。根據(jù)“圈式”的要求，二極管的排布形式被限定了，芯片的管腳又很多，導(dǎo)致了連線密密麻麻。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。 看似很簡單的方案，要實現(xiàn)起來還真不是那么簡單。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(dǎo) 致的就是什么都沒學(xué)好。 一次課設(shè)不僅回顧了學(xué)過的知識點，還體會到了很多自己不知道的不足之處。動手能力正是我們所欠缺的，所以我們應(yīng)該抓住每次動手的機(jī)會，好好體會體會自己的不足。 6. 參考文獻(xiàn) 武漢理工大學(xué)《專業(yè)課程設(shè)計（二）》課程設(shè)計說明書 18 ［ 1］伍時和，吳友宇，凌玲 .數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ) .北京：清華大學(xué)出版社， ［ 2］李桂安，葛年明，周泉編 .電子技術(shù)實驗及課程設(shè)計 .南京：東南大學(xué)出版社， ［ 3］畢滿清 .電子技術(shù)試驗與課程設(shè)計 . 北京 :機(jī)械工業(yè)出版社 , ［ 4］路勇 .電子電路實驗及仿真 .北京：清華大學(xué)出版社 ,2020