五邑大学
数字电路课程设计报告
题 目：彩灯控制器
院 系 信息工程学院 专 业 电子信息工程 学 号 学生姓名 指导教师 王玉青
彩灯控制器
一、 设计的要求和意义 1、设计的要求
使用中小型集成电路和门电路设计彩灯控制器要求完成以下功能：
? 使用555定时器产生一个10Hz的周期信号作为时钟信号 ? 显示方式由L0到L7逐行递增点亮
可选用的器件与元件：
74LS138、NE555、74LS161各1块，发光二极管8支，电阻、电容任选。
2、设计的意义
掌握555多谐振荡器、译码器、十六进制加/减计数器的逻辑功能和工作原理，设计可改变流速的流水灯电路图，分析与设计时序控制电路。利用所学过的知识，通过设计计算﹑元件选取﹑电路板制作调试等环节，初步掌握工程设计的技能。掌握常用仪表的正确使用方法，学会简单电路的实验调试和整机指标测试方法，巩固和加深对数字逻辑电路的理论知识，锻炼动手能力。了解与课程有关的电子电路以及元器件工程技术规范，能按课程设计任务书的技术要求，编写设计说明，能正确反映设计和实验成果，能正确绘制电路图。
二、 硬件电路设计
1、方案设计
本设计采取的方案是：用NE555一个、74LS161一片、74LS138一片、74LS04一片、电阻、电容、发光二极管和门电路。由555多谐振荡器提供时钟脉冲，74LS161二进制加/减计数器一片用来计数和输出信号，通过译码器74LS138直接输出控制彩灯。如图1所示：
555多谐振荡器计数器 译码器 彩灯 非门
2、555多谐振荡器电路设计
555多谐振荡器的电路连接方式已确定的，只需根据所要产生的频率来确定外围的电阻和电容的大小。
电阻R1和R2的确定：
因为要产生10Hz的时钟信号，先假定电容C的值为0.1uF，再根据公式：
f?1??????(1) (R1?2R2)Cln2估算出R2和R2的值，如果计算出的阻值太大或太小，可以适当调整电容C的值从而得比较合适的R1和R2。从而得到R1、R2和C的取值分别为：R1=R2=47K，C=0.1uF。 到
通过protues仿真后，证明该555多谐振荡器是可以产生10Hz的脉冲信号的，其仿真图如图1所示：
图1
3、74LS161加法计数器电路设计
74LS161是同步4位二进制计数器，模长为16，其引脚图如图2所示，功能表如图3所示：
图2
图3
要使74LS161呈计数状态，根据功能表可知：引脚7、9和10要接高电平，另外，要点亮8个彩灯，则要设计一个模长为8的加法计数器，用反馈回零法来实现，具体如下：当输出Q3Q2Q1Q0为1000时，将引脚11（Q3）通过一个非门74LS04接到引脚1（清零端）。该计数器电路如图4所示：
图4
3、74LS138译码器电路设计
74LS138是集成CMOS 3线—8线译码器，其引脚图和功能图如图5所示：
图5
由其功能表可知：当输入控制端G1为高电平且G2A和G2B同为低电平时，允许译码；A、B、C为地址输入端，Y0~Y7为输出端且为低电平有效，故译码器电路如图6所示：
图6
4、发光二极管电路设计
由于译码器的输出为低电平有效，8个发光二极管要采用共阳极接法，发光二极管正常工作电压一般为2V，工作电流为3mA~20mA，为防止电流过大，需要与发光二极管串联一个限流电阻R，限流电阻的计算如下：
5?23mA????20mA??????(2)
R