74ls194控制8个流水灯的设计

屈育成 2017-12-22 141798

应用电子电路

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描述

　　一、电路设计原理方框图

　　1.振荡电路设计

　　主要用来产生时间基准信号（脉冲信号），因为流水灯对频率的要求不高，只要能产生高低电平就可以了，且脉冲信号的频率可调，所以采用 555定时器组成的震荡器，其输出的脉冲作为下一级的时钟信号。电路图如图1所示。

流水灯

　　2.循环电路设计

　　主要用来实现八个彩灯的循环点亮，本设计采用两个74LS194双向移位寄存器的级联来实现彩灯电路的循环控制。

流水灯

　　74LS194是4位双向移位寄存器，它具有并行输入、并行输出、左移和右移。74LS194的操作主要由两个工作方式控制端M1、M0来决定，当M1M0＝00时，为保持状态。当M1M0＝01时，进行右移操作。当M1M0＝10时，进行左移操作。当M1M0＝11时，进行置数操作。在后三种操作中，都是同步的，即必须有时钟信号，在时钟信号的上升沿到来时，进行左移右移操作和置数操作。此外，芯片为异步清零，只要当CR端为低电平有效时，即实现清零，而与脉冲无关。

　　3.整体电路图

　　二、电路参数设置和元件介绍

　　1.电路参数的设置

　　电阻设置情况和器件的设置都跟原器件提供一致。

　　2.元件清单

流水灯

　　三、主要芯片介绍

　　1.555定时器

　　555特点：

　　1.只需简单的电阻器、电容器，即可完成特定的振荡延时作用。其延时范围极广，可由几微秒至几小时之久。

　　2.它的操作电源电压范围极大，可与TTL，CMOS等逻辑电路配合，也就是它的输出准位及输入触发准位，均能与这些逻辑系列的高、低态组合。

　　3.其输出端的供给电流大，可直接推动多种自动控制的负载。

　　4.它的计时精确度高、温度稳定度佳，且价格便宜。

　　工作原理：

流水灯

　　它含有两个电压比较器，一个基本RS触发器，一个放电开关T，比较器的参考电压由三只5KΩ的电阻器构成分压，它们分别使高电平比较器C1同相比较端和低电平比较器C2的反相输入端的参考电平为2/3Vc和1/3Vcc。C1和C2的输出端控制RS触发器状态和放电管开关状态。当输入信号输入并超过2/3Vcc时，触发器复位，555的输出端3脚输出低电平，同时放电，开关管导通；当输入信号自2脚输入并低于1/3Vcc时，触发器置位，555的3脚输出高电平，同时放电，开关管截止。

　　Ro是复位端，当其为0时，555输出低电平。平时该端开路或接Vcc。

　　Vco是控制电压端（5脚），平时输出2/3Vcc作为比较器A1的参考电平，当5脚外接一个输入电压，即改变了比较器的参考电平，从而实现对输出的另一种控制，在不接外加电压时，通常接个0.01F的电容器到地，起滤波作用，以消除外来的干扰，以确保参考电平的稳定。

　　T为放电管，当T导通时，将给接于脚7的电容器提供低阻放电电路。

　　555引脚图和功能配置说明如下：

流水灯

　　2.74LS194移位寄存器

　　移位寄存器的应用：

　　移位寄存器的应用范围很广，可构成移位寄存器型计数器；顺序脉冲发生器；串行累加器；可用作数据转换，即把串行数据转换为并行数据，或把并行数据转换为串行数据等。

　　引脚图和功能配置说明如下：

流水灯

　　功能如下：

　　清零：当CR＝0时，不管其他输入为何种状态，输出全为0状态。保持：CP＝0，CR＝1时，其他输入为任意状态，输出状态保持，或者CR＝1，M1、M0为0，输入为任意状态，输出状态也保持。

　　置数：CR＝1，M1＝M0＝1，在CP脉冲上升沿时将数据输入端数据D0、D1、D2、D3置入Q0、Q1、Q2、Q3中并寄存。

　　右移：CR＝1，M0＝1，M1＝0，在CP脉冲上升沿时，实现右移操作，此时，若DSR＝0，则0向Q0移位，若DSR＝1，则1向Q0移位。

　　左移：CR＝1，M0＝0，M1＝1，在CP脉冲上升沿时，实现左移操作，此时，若DSL＝0，则0向Q3移位，若DSL＝1，则1向Q3移位。

　　四、实验调试及测试结果分析

　　1.调试使用的主要仪器

　　数字万用表直流稳压电源示波器

　　2.测试电路的方法和技巧

　　先检查各芯片的电源和地是否接上，检查线路是否连好。前面的检查无问题后，再根据彩灯的变化情况，确定可能的原因，分析是哪个功能模块出了问题，用数字万用表检查各模块的功能，发现并改正错误，直到符合要求为止。

　　3.调试中出现的故障、原因及排除方法

　　（1）彩灯不循环：可能是移位计数器的 S0 端控制出现问题， S1 应该检查循环控制逻辑电路。还可能是芯片 74LS194 移位寄存器没有正常工作，检查是否正确接线，芯片是否功能完好。

　　（2）彩灯无规律变化：原因可能是由 555 定时电路产生的时钟脉冲信号不稳定，或者是在 555 电路中没有标准的计算各电阻的阻值，电解电容，陶瓷电容的使用是否正确。

　　（3）实验过程中灯一会亮一会不亮最后可能是导线的接触不良问题，应该首先从电源是否良好的接入电路开始检查，再检查 555 定时电路时候正常工作，最后检查芯片管脚电压。

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