十六路彩灯控制电路实验报告.doc

山东科技大学电工电子实验教学中心 创新性实验研究报告 实验项目名称 ＿16路彩灯控制电路＿＿＿ 专 题 ＿＿＿＿ ＿＿＿＿＿＿ ＿＿ 姓名 学号 ＿ 姓名 学号 ＿ 姓名 学号 ＿ 手机 Email ＿ 专 业 电气工程及其自动化 班级 ＿ ＿ ＿ 指导教师及职称 ＿＿＿＿＿＿ 开课学期 2011 至＿2012 学年＿ 2 ＿学期 提交时间 2012 年 6 月 28 日 一、实验摘要 设计一种利用发光二极管作为彩灯指示，实现发光二极管四种花样依次点亮，并能够实现这四种点亮方式自动状态切换的彩灯循环控制电路。实验按照效果预设、电路设计、仿真调试、实物实验连接与调试的步骤进行，在实验组三人的分工合作下完成对预定效果的实现。实验原理主要涉及数字电子技术和模拟电子技术知识，要求通过本实验既能加深对原有基础知识的熟悉和掌握，并实现在所学内容的基础上创新性设计和应用。本实验用到的元器件主要包括555定时器、16进制加减计数器、普通16进制加法计数器以及译码器，并以它们为各自核心分别构成了多谐振荡信号输出部分、彩灯状态编码输入部分、彩灯点亮花样切换控制部分和彩灯状态译码输出部分，从而实现在有高电平脉冲输入的情况下彩灯电路自动实现不同的闪烁效果。 二、实验目的 1.学会分析、设计和测试用555计时器构成的多谐振荡器。 2.熟悉掌握16进制计数器的不同工作状态的基本原理并在自主设计下实现不同状态之间的自动转换。 3.实现16个已编号LED灯四种方式的点亮花样的依次循环： ①从1号灯开始依次加法式顺次点亮至第16号灯； ②从16号灯开始依次减法式顺次点亮至第1号灯； ③1号灯和9号灯同时点亮，并且分别以它们为起点依次加法式顺次点亮至第8号和第16号灯，即1号灯点亮并依次加法式顺次点亮至第8号灯的同时9号灯点亮并依次加法式顺次点亮至第16号灯，然后重复一次； ④16号灯和8号灯同时点亮，并且分别以它们为起点依次减法式顺次点亮至第9号和第1号灯，即16号灯点亮并依次减法式顺次点亮至第9号灯的同时8号灯点亮并依次减法式顺次点亮至第1号灯，然后重复一次； 并且以上四种循环点亮方式要实现①→②→③→④的状态自动控制循环。 4.实现两片3线-8线译码器用作4线-16线译码器，并且要在彩灯点亮花样的要求下实现同一时间下的不同工作状态的组合，以控制彩灯不同的点亮或熄灭循环状态。 5.掌握电子电路安装和调试以及故障排除的方法，学会用Multisim软件对电路仿真。 6.通过查阅手册和文献资料，培养分析问题和解决问题的能力，培养创新思维和创新能力。 三、实验场地及仪器、设备和材料： 1.实验场地：信电学院数电实验室 2.实验设备：数字电子技术实验箱2个、PC机1台、Multisim11.0仿真软件、函数信号发生器 3.实验器件：74LS191、74LS161、74HC138、74LS04、74LS08、74LS21、74LS32、NE555、LED发光二级管及部分电容电阻元件 四、实验内容 1、实验原理 结构框图如下图1所示：  图1 其中，555定时器及部分电容和电阻元件构成多谐振荡信号输出部分，提供16进制加减计数器74LS191计数所需的脉冲信号。由于74LS191的加法计数状态工作在D/输入低电平时，而其减法计数状态工作在D/输入高电平时，因此将74LS161的Q0输出端接到D/端口恰好能实现74LS191的加减计数状态切换。而且由于74LS161的Q0端初始输出低电平，恰好能实现第①种花样。然后当74LS191计数16个脉冲信号以后控制其进位信号输入74LS161信号输入端，使其计数达到“1”即计入数Q3Q2Q1Q0=00001，则74LS191进入减法计数状态，从而实现第②种花样。当74LS161计数到达“2”时通过逻辑控制电路使两片3线-8线译码器同时加法计数实现花样③，计数达到“3”时，实现第④种花样。当四种点亮方式依次循环完成以后74LS161计入数Q3Q2Q1Q0=0100，通过Q2反相后输入清零端实现计数清零，从而重复上述过程。 2、实验内容 ⑴多谐振荡信号输出部分 本实验用555定时器来产生脉冲信号，因此把555定时器接成多谐