【正文】 動(dòng)手能力正是我們所欠缺的，所以我們應(yīng)該抓住每次動(dòng)手的機(jī)會(huì)，好好體會(huì)體會(huì)自己的不足。其實(shí)，生活就是如此，看起來很簡(jiǎn)單，以為自己都會(huì)了，又不愿意動(dòng)手，最終導(dǎo) 致的就是什么都沒學(xué)好。雖然，連線遇到了很多困難，但在組員的幫助下，花了兩個(gè)晚上終于把方案實(shí)現(xiàn)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。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。 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(shí)驗(yàn)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。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(shí)器實(shí)現(xiàn)的，但后面用 CD4017 代替了方案一的 74LS161和 74LS138。 第一個(gè)方案構(gòu)思完之后，就輪到第二個(gè)了。那么，只要將 8 個(gè)發(fā)光二極管共陽極連接，將 74LS138 的 8 個(gè)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。那么 NE555正好可以用來為 74LS161 提供時(shí)鐘脈沖。 拿到題目時(shí)，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(jì)出符合要求的方案 其實(shí)并不難。調(diào)節(jié)滑動(dòng)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。調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的阻值，發(fā)光二極管的發(fā)光周期發(fā)生改變。 4. 調(diào)試過程及結(jié)論 調(diào)試過程 由于實(shí)驗(yàn)室電源有限，調(diào)試時(shí)用自備的三節(jié)干電池作為電源。調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的阻值便可改變二極管的發(fā)光周期。 武漢理工大學(xué)《專業(yè)課程設(shè)計(jì)（二）》課程設(shè)計(jì)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。 實(shí)現(xiàn)過程 圖 21 方案面包板實(shí)物圖 如圖 21 所示，為實(shí)現(xiàn)方案時(shí)的面包板實(shí)物圖。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(gè)周期內(nèi)只亮一個(gè)，可將二極管的負(fù)極與對(duì)應(yīng)輸出相連，將二極管的正極與高電平相連。 武漢理工大學(xué)《專業(yè)課程設(shè)計(jì)（二）》課程設(shè)計(jì)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(gè)發(fā)光二極管呈圈式排列，達(dá)到了圈式發(fā)光的要求。由 74LS138 的功能表可知，接通電源后， 138 便會(huì)對(duì)輸入進(jìn)行譯碼，從 Y0~Y7腳輸出。 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。由于 1 腳接高電平，所以該計(jì)數(shù)模塊為 16 進(jìn)制 計(jì)數(shù)，但輸出只有 Q0、 Q Q2， Q3置空。由 C1=10uF， RV1=100KΩ， ln2 ≈ ，得 T ≈ (100+ Rx2)。如此循環(huán)往復(fù)。當(dāng)電容充電至正負(fù)板間的壓降為 2/3Vcc 時(shí)，即 6 腳的電壓為 2/3Vcc 時(shí)， 7 腳接通，電容經(jīng)過 Rx2 開始放電。 諧振模塊 圖 17 諧振模塊電路原理圖 如圖 17 所示，設(shè)滑動(dòng)變阻器的上下兩部分為 Rx1 和 Rx2（單位為 KΩ） ，則有RV1=Rx1+Rx2 。諧振模塊輸出的矩形脈沖作為計(jì)時(shí)模塊的時(shí)鐘脈沖，在時(shí)鐘脈沖的作用下，每遇到一次上升沿就計(jì)武漢理工大學(xué)《專業(yè)課程設(shè)計(jì)（二）》課程設(shè)計(jì)說明書 13 一次數(shù)。 方案原理 方案的電路原理圖如下 圖所示。 方案 元件 武漢理工大學(xué)《專業(yè)課程設(shè)計(jì)（二）》課程設(shè)計(jì)說明書 12 經(jīng) 各種 對(duì)比，且考慮到 現(xiàn)有芯片的基礎(chǔ)上選擇 實(shí)現(xiàn) 方案一 較好 。所以，就功能而言，方案二更好一些。 方案功能比較 從方案的功能來看，三個(gè)方案所實(shí)現(xiàn)的功能基本一樣，并無太大區(qū)別。不同之處：方案一的主要工作元件除了 NE555 之外，使用了計(jì)數(shù)器 — 74LS16譯碼器 — 74LS138，還有一個(gè)非門，一共是 4 個(gè) 芯片 ；方案二的主要工作元件除了 NE555 之外， 只 用了一個(gè)組合芯片 CD4017，沒有門電路，一共是 2 個(gè)芯片；方案三的主要工作元件除了 NE555 之外，使用了 2 個(gè) 74LS194，及 1 個(gè)非門，一共是 4 個(gè)芯片。 方案比較 方案元件比較 表 2 各方案元件比較表 電阻 電容 二極管 主要工作原件 門電路 電源及接地 方案一 定值電阻 30K,10K 10uF 1uF 8 個(gè)發(fā)光二極管 NE555 定時(shí)器 74LS161 74LS138 非門 一個(gè)電源 一個(gè)接地端 滑阻 60K 方案二 定值電阻 30K,10K 10uF 1uF 8 個(gè)發(fā)光二極管 NE555 定時(shí)器 CD4017 無 一個(gè)電源 一個(gè)接地端 滑阻 60K 方案三 定值電阻 30K,10K 10uF 1uF 8 個(gè)發(fā)光二極管 NE555 定時(shí)器 74LS194 2 非門 一個(gè)電源 一個(gè)接地端 滑阻 60K 注：表中元件未注明個(gè)數(shù)的即為一個(gè)。 圖 15 方案三仿真圖 仿真時(shí)，圈式流水燈按逆時(shí)針方向（ D1— D8）依次循環(huán)發(fā)光，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的阻值，發(fā)光的周期發(fā)生變化。 下 表為 74LS194 的 真值 表。 當(dāng) Rx2=30 時(shí)， T=， f=。設(shè)滑動(dòng)變阻器 RV1 分成的上下兩部分阻值分別為 Rx1(單位： KΩ)和 Rx2(單位： KΩ)，則有： 充電時(shí)間 t1=C1(R1+RV1)ln2 (13) 放電時(shí)間 t2=C1Rx2ln2 (14) 脈沖信號(hào)周期 T=t1+t2 (15) 脈沖信號(hào)頻率 f=1/T (16) 由式 (13)、 (14)、 (15)、 (16)得： T=C1(R1+RV1+Rx2)ln2， f=1/[ C1(R1+RV1+Rx2)ln2]。 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(hào)。 方案三 方案原理 圖 13 為 方案三原理框圖。 圖 12 方案二 protues 仿真圖 仿真時(shí)，圈式流水燈按逆時(shí)針方向（ D1— D8）依次循環(huán)發(fā)光，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的阻值，發(fā)光的周期發(fā)生變 化。 其中電容 C2的作用是抗干擾，電阻 R2的作用是過流保護(hù)，防止電流過大導(dǎo)致二極管損壞。 由 C1=10uF， R1=30KΩ， RV1=60KΩ， 所以 T=7(90+Rx2)103Ω， f=1000/[7(90+Rx2)]Ω。其周期 T 由兩部組成 ： 電容 C1的充電時(shí)間 t1和放電時(shí)間 t2。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(hào)；第二部分由 CD4017 組成兼具八進(jìn)制加法計(jì)數(shù)和譯碼功能的電路， 在 第一部分電路輸出的脈沖信號(hào)作用下開始工作；第三部分電路由 8 個(gè)發(fā)光二極