1、综合设计题一.流水灯1.总体思路8 位流水灯始终是一亮七暗的，根据这个特点可以考虑采用 74LS138 译码器的输出来实现流水灯的循环电路。同时，还可以用 74LS161 四位二进制计数器来控制 74LS138 的输入端，从而实现对灯亮灭的控制2.使用元件38 译码器 74LS138，四位二进制计数器 74LS161，555 定时器，七段数码管译码器驱动器 4511 芯片，数码管，电容，电阻，非门若干。3.电路原理框图4.元器件在本电路中的主要功能555 定时器 1555 定时器在本电路中的作用主要是产生占空比可调的矩形脉冲从而可以改变灯亮时间，而且它的振荡周期为T=0.7（ +2 ）C。此处
2、 C=0.1uF.由电路参数可1 2知，当 R1 为 10k 时，灯亮时间为 0.0014s.它的功能主要由两个比较器决定。两个比较器的输出电压控制 RS 触发器和放电管的状态。在电源与地之间加上电压，当 5 脚悬空时，则电压比较器 C1 的同相输入端的电压为 2VCC /3，C 2 的反相输入端的电压为 VCC /3。若触发输入端 TR 的电压小于 VCC /3，则比较器 C2 的输出为 0，可使 RS 触发器置 1，使输出端 OUT=1。如果阈值输入端 TH 的电压大于 2VCC/3，同时 TR 端的电压大于 VCC /3，则 C1 的输出为 0，C 2 的输出为 1，可将 RS 触发器置
3、 0，使输出为 0 电平。电路图如下：74LS161 计数器 274LS161 计数器在本电路中的作用是产生 000-111 脉冲控制74LS138 的 A2A1A0，依次选通 Y0-Y7。产生脉冲序列也可以用 74LS191 是四位二进制同步加/减计数器，与 74LS161 相比，它能够实现减计数，此处只需要求产生脉冲序列，而且 74LS161 是常用的计数器，所以选择 74LS161 产生脉冲序列。所以采用反馈置数法，产生 000-111 脉冲序号，时钟脉冲外部接入，原理图如下图所示74LS138 译码器 374LS138 译码器在本电路中的作用主要是选通指示灯发光。它的输出端为一个低电平
4、，经过取反之后可以得到一个高电平，从而控制灯的亮灭。它的工作原理是：当一个选通端（E 1）为高电平，另两个选通端 E2和 E3为低电平时，可将地址端（A 0、A 1、A 2）的二进制编码在 Y0至 Y7对应的输出端以低电平译出。举例说明：如果 A2A1A0=001，那么 Y1输出 0，其余输出 1，经过取反之后 为11，其余为 0，因此只剩下与 相连的指示灯亮，其余灯不亮。因为要控制八位1指示灯循环点亮，则需要一系列脉冲序列，使得 A2A1A0电平发生变化。即依次选通 Y0-Y7，脉冲从 000-111。4511 芯片驱动器 44511 芯片驱动器是一种常用的七段数码管译码器驱动器，使输入的二
5、进制数在数码管上以十进制数显示，主要驱动共阴数码管，其引脚图如下图所示。共阴极数码管 5在本电路中的作用主要是显示目前是几号灯亮，便于观测。其原理图如下：采用 4511 七段显示译码器，显示第几个灯在闪烁，信号从 A0A1A2A3输入，a,b,c,d,e,f,g,分别接数码管的 ABCDEFG,连接数码管和 4511 还需要限流电阻220 数码管驱动电路如下5.整体电路仿真及结果分析电路仿真 1用逻辑分析仪对译码器输出端进行高低电平显示，得到以下结果：结果分析 2Y0-Y7 输出波形如上图所示，由于 Y0-Y7 高低电平的变化，所以指示灯会闪烁变化，但必须脉冲频率最好在 1KHz 以下，以便人
6、眼能够识别，计数器产生 000-111 脉冲输入 74LS138 的输入端，实现 Y0-Y7的选通，从而实现上述功能,每个灯亮的时间为 0.014s。6.不同的思路的流水灯电路因为流水灯每次只有一个灯亮，且亮灯的方向是逐步移动有规律的。所以还可以考虑用 74LS194 移位寄存器来实现，每个灯亮的时间为1s。电路图如下：示波器图形如下：二.交通灯控制器本电路设计一个十字路口交通灯控制电路，东西方向车道和南北方向车道两条交叉掉路上的车辆交替运行，每次通行的时间设置为 24 秒。在绿灯转为红灯时，要求黄灯先亮 4 秒钟，才能变换运行车道。可用 LED 模拟交通灯。用倒计时时显示每个状态的时间。1.
7、总体思路电路有四个状态：东西绿南北红 东西黄南北红 东西红南北绿 东西红南北黄，一共有四个状态循环，所以可以先用一个模 4 计数器来转换这四个状态。2.使用元件十进制加减计数器 76LS190，四位二进制计数器 74LS163，24 译码器74LS139，数码管若干，少量的或非门，与非门和非门电路。3.各个单元电路的功能与分析74LS163 四位二进制计数器 1这里采用 74LS163 构成模 4 计数器，状态由 00 01 10 11 循环。L1（东西绿）：当 00 时亮，其他状态时不亮。L2（东西黄）：当 01 时亮，其他状态时不亮。L3（东西红）：当 10、11 时亮，00、01 时不亮
8、。L4（南北绿）：当 10 时亮，其他状态时不亮。L5（南北黄）：当 11 时亮，其他状态时不亮。L6（南北红）：当 00、01 时亮，10、11 时不亮。电路可以这样实现：其中，74LS139 是 2-4 译码器，它的功能表如下：所以，Y0Y4 口接上非门后可以控制 L1、L2、L4、 L5。L3=B，L6= ，所以将 L3 直接连在 1B 端，将 1A 端加非门与 L6 相连。B通过这样的连接便可以实现这四个状态的循环。74LS190 十进制加减计数器 2由于要实现倒计时显示，所以可以采用两片 74LS190，该芯片是十进制加减法计数器。通过网络找出一下功能表。由于要实现倒计时，所以 U/
9、D 端输入高电平，此时计数器进行减计数。用两片 74LS190，通过 RC 端进行异步级联，由于红灯 28 秒，黄灯 4 秒，绿灯 24 秒，所以各状态及持续时间如下：状态 1：东西绿南北红（00）：24 秒状态 2：东西黄南北红（01）：4 秒状态 3：东西红南北绿（10）：24 秒状态 4：东西红南北黄（11）：4 秒当状态转变时，给计数器置数即可。两片计数器一个作为十位，一个作为个位。 “24”相当于给计数器置 0010 0100， “4”相当于给计数器置 0000 0100。电路连接如下：当 QAQD 全为 0 的时候， Rc 端输出 0，两个计数器的 Rc 端连在一个或非门上，当为全 0 时，或非门输入 1，将这个输出连接到 74LS163 的时钟端，即倒计时到 0000 0000 时，立即转化状态，并且通过一个非门使两片74LS190 立即置数，转入下一个转态的倒计时。电路的显示部分： 34.整体电路仿真及结果分析整体电路仿真 1结果分析 2经过仿真，我们观察到与预想结果一摸一样，说明电路完全正确。计数器保证了倒计时的准确性，而且通过调节脉冲的频率，就可以改变数码管计数的快慢。LED 控制电路又可以清楚地观察到红绿灯的变化，而且还可以检测电路的准确性，经过检查，发现时间与理论时间一样，十分正确。
