用户63881893
一般来说彩灯实际主要以美工、钳工、机械工、电工、裱糊工五种工种组成，才能制作成一个完整的彩灯。下面详细阐述五种类型达到的效果。
一、美工放样--自贡华龙艺术
专业美工师把灯组效果图按照实际尺寸1：1比例在地上画出“正视图”和“侧视图”，关键部位还要标注了具体工艺。主要是让工人了解把彩灯结构。
二、钳工立体造型
许多人认为，彩灯的“骨架”是由竹、木制品或细铁丝构成，但实际上，其“骨架”是由6到10毫米的钢筋制成 美工师傅放好了“样”，彩灯师傅们就要按图案把每一根钢筋截下来，有的还需要弯成不同的形状, 就做出了一个个彩灯部件。然后，再把这些彩灯部件焊接起来，彩灯大的“骨架”就成形了。
三、机械工让彩灯活起来
机械工把钳工焊接出来的彩灯“骨架”用以机械传动让它动起来，这样出来的彩灯才富有观赏与参与性。
四、工电内装光源
电工把完全成型并且需要“动”的彩灯，就要在内安装灯泡，在业内术语上叫作“做内透”在这个环节，主要是安装光具、及线路、灯具等做好防漏电保护，按照国家有关标准做好漏电防护，以应对冬季常发生的雨、雪天气。
五、裱糊工分色裱糊一丝不苟
“骨架”、“传动”和“内透”做好，就要在“骨架”上进行裱糊。 裱糊工作是个细致活儿，布条要铺得平整，制作出来的花灯才会看起来饱满好看。彩色的布条覆盖在花灯表面后，还要用金色的布条进行镶边。这样出来的彩灯才会光艳夺目，彩灯制作的最后一步是上色，美工将使用颜料，给花灯喷涂不同的渐变色，让花灯更加漂亮美观。
到此，一组彩灯就算基本完工。此后，还有安装、排线等工作。可以说，扎制彩灯，是艺术与技艺的有机结合。一般来说，一组长6米左右的彩灯，扎制出来至少需要50个工时。所以，自贡华龙艺术均彩灯师傅们精益求精的结果，每一个彩灯都蕴含了彩灯师傅们的心血。
八中彩灯设计方案
恭恭（（宫宫））贺贺（（鹤鹤））虎虎年年
原原型型彩彩灯灯：：
灯组说明：
外观：该灯外观为六角宫灯造型。最上方用霓虹灯簇做成焰火造型，灯身六个面分别为六所学校的宣传版面，每面的灯眉上方是对应单位的校徽，灯眉红底黄字，各印制“虎”字成语一句。灯身正面用
白绢布加四角红装饰纹作背景，侧面为红色。灯座上面为红色，侧面用淡淡的桃李作背景，打红字。整个彩灯以霓虹软管勾边，细节处适当配以中国结、灯笼、灯穗、爆竹串等饰物。
文宣：
1、灯眉
祝生龙活虎（区幼）；祝虎虎生威（建小）；祝龙行虎步（一中）； 祝龙腾虎跃（胜利路）；祝如虎添翼（四中）；祝虎年大吉（八中）。
2、灯身内容由各学校自己筹备，要求背景统一。
3、灯座
正面：宣化区教育局恭祝全区父老乡亲春节愉快！
背面：承制单位宣化八中；
左侧两个面：百年大计，教育为本；
右侧两个面：教育大计，教师为本。
结构：底座为正六棱柱，底面边长为100cm ，高40cm ；
灯身由六个边长为50cm ，高110cm ，厚度为12cm ，顶部
向外弯曲的长方体拼接而成，整体也呈正六边形；
彩灯最上方是由霓虹灯簇构成的焰火形状，高70cm 。 夜视效果：用霓虹软管勾勒外部轮廓，要求有流动闪烁的效果；
彩灯内置灯组若干，要求图案文字清晰可见；
灯眉文字要有立体感，校徽图案要鲜明；
顶部焰火造型要有斑斓闪烁的效果。
宣化八中 2010年2月2日
节日彩灯地设计与制作
节日彩灯的设计与制作
【摘要】：本文介绍的是89C51单片机为核心，结合寄存器74LS373、或非门74LS02、发光二极管及限流电阻做成节日彩灯。该彩灯可以变换10种不同的花型，为节日增加气氛。具有精度较高、成本低、装调容易，有一定的市场价值的特点，实现了对彩灯的控制。
【关键词】：单片机 寄存器74LS373 发光二极管
1
前 言
19世纪兴起的单片机以其先天的便捷、稳定的优点在现代电子技术电路中占有越来越
重要的地位。又有数字电路与模拟电路相比有显而易见的稳定性。近年来，数字电路又有了巨大的发展。可编程逻辑器件（PAL、GAL等）的发展和普及最终使IC的设计面向了用户（这是模拟电路无法做到的），而这毫无疑问会给用户带来巨大的便捷，从而奠定它在电子电路中的对位。
随着集成技术的进一步提高，各种新技术的出现和应用，人类历史横跨数码时代向更进一步发展已出现在各大型相关企业的宏伟蓝图中。新世纪里谁掌握了新技术谁就得到了获胜的资本，也仅仅是资本而矣。新世纪里电子行业的发展速度令人窒息，闻名的摩尔定律更把许多人威吓在门外。
可以展望，一个由数字构成的新世界即将出现。那将是人类文明的又一飞跃，不仅可以获得良好的观赏效果，而且可以省电（与全部彩灯始终全亮相比）。近年来，随着人们生活水平的较大提高，人们对于物质生活的要求也在逐渐提高，不光是对各种各样的生活电器的需要，也开始在环境的幽雅方面有了更高的要求。比如日光灯已经不能满足于我们的需要，彩灯的运用已经遍布于人们的生活中，从歌舞厅到卡拉OK包房，从节日的祝贺到日常生活中的点缀。这些不紧说明了我们对生活的要求有了质的飞跃，也说明科技在现实运用中有了较大的发展。
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第一章 方案论证
1.1设计要求
（1）该节日彩灯应32个发光二极管构成；
（2）具有十种花型；
（3）各种花型由按键进行切换。
1.2 方案设计
方案一：利用单片机设计，框图如图1所示
通过锁存器74LS373把数据存储于集成块中，当LE锁存控制端为1,\OE使能端为0时，其具有输入功能，反之其具有锁存功能，从而驱动发光二级管显示不同的花色。
方案二：利用模电原理设计，电路图如图2所示
图2
3
该电路电路用数字电路完成结构复杂，以RY169电路为核心，加上发光二极管的特性以及继电器的原理构成，故障系数大，不易调试，成本可能较高。
1.3方案论证
利用单片机设计电路，由于使用软硬件结合的方式代替了数字电路的复杂性，所以电路结构简单、调试也相对方便，经济实惠。与第二种方案比较优点是非常明显的。此彩灯精度较高、造价低廉、装调容易。
经过比较考证后我选第一种方案来完成本次设计。
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第二章 硬件电路的设计
2.1各单元电路的分析与设计
2.1.1最小应用系统 1、振荡电路
振荡电路电路图如图3所示
图3
在X1和X2引脚之间外接晶体振荡器及2个谐振电容，就可以够成内部时钟电路，内部时钟电路的晶体振荡频率一般选择在4到12MHZ之间，谐振电容采用20到30PF之间的瓷片电容。
时钟电路产生的最小时序单位称为时钟周期，它由晶体振荡器决定的，又称振荡周期。 晶体振荡器的频率为f=12MHZ，则
时钟周期=1/f=1/12MHZ=0.0833us 状态周期=2X时钟周期=0.167us 机器周期=12X时钟周期=1us
2、复位电路
复位电路电路图如图4所示
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单片机的复位就是对单片机的初始化操作，使单片机内部各寄存器处于一个确定的初始状态，以便进行下一步操作。
MCS-51系列单片机的有效复位信号为两个机器周期以上的高电平。其复位的实现通常可以采用开机上电复位和外部手动复位两种方式。如图4所示为开机上电复位电路，加电瞬间RST端的电位与Vcc相同，随着RC电路充电电流的减小，RST端的电位逐渐下降。只要保持10ms以上的高电平就能使单片机有效复位。
2.1.2锁存控制电路
其锁存功能利用74LS373来实现，其功能表如表1所示，引脚图如图5所示
（1） 锁存使能控制端，如图5中的LE。
只有当锁存使能信号有效（图5是上升沿）时，寄存器才能锁存输入数据(d3d2d1d0)，寄存器状态得到更新。时钟信号经常作为锁存使能端的输入，以便协调时序电路的工作。 （2） 控制输入端，
它的作用可同时影响寄存器的多个输出，如图5中的CR。有些控制输入端需要与锁存使能输入端配合才能生效，称这种控制为同步控制。 （3） 数据输入端，如图5
在微控制器单元（MCU）中，寄存器是十分重要的资源。寄存器的主要作用是快速寄存算术逻辑运算单元（ALU）运算过程中的数据。熟悉和了解MCU的寄存器是掌握MCU应用的关键。MCU内部寄存器的位数通常与MCU的总线宽度相同，如普通51系列单片机的寄存器宽度是8位，嵌入式控制器和DSP处理器的寄存器宽度通常是32位或48位。
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第三章 电源电路的设计
3.1 稳压电源的设计方法
稳压电源的设计，是根据稳压电源的输出电压Uo、输出电流Io、输出纹波电压ΔUop-p等性能指标要求，正确地确定出变压器、集成稳压器、整流二极管和滤波电路中所用元器件的性能参数，从而合理的选择这些器件。 稳压电源的设计可以分为以下三个步骤：
1.根据稳压电源的输出电压Uo、最大输出电流Iomax，确定稳压器的型号及电路形式。 2.根据稳压器的输入电压UI，确定电源变压器副边电压u的有效值U；根据稳压电
2
2
源的最大输出电流I0max，确定流过电源变压器副边的电流I2和电源变压器副边的功率P2；根据P2，从表1查出变压器的效率η，从而确定电源变压器原边的功率P1。然后根据所确定的参数，选择电源变压器。
3.确定整流二极管的正向平均电流ID、整流二极管的最大反向电压URM和滤波电容的电容值和耐压值。根据所确定的参数，选择整流二极管和滤波电容。 设计举例：设计一个直流稳压电源，性能指标要求为： Uo??3V~?9V,Iomax?800mA,
纹波电压的有效值 ?Uo?5mV,稳压系数
其电源电路如图6所示
图6
3.2 电源变压器
电源变压器的作用是将来自电网的220V交流电压u1变换为整流电路所需要的交流电
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压u2。电源变压器的效率为：
??
P2P1
其中：P2是变压器副边的功率，P1是变压器原边的功率。一般小型变压器的效率如表
表2
因此，当算出了副边功率P2后，就可以根据上表算出原边功率P1。
3.3 整流和滤波电路
在稳压电源中一般用四个二极管组成桥式整流电路，整流电路的作用是将交流电压u2变换成脉动的直流电压u3。滤波电路一般由电容组成，其作用是把脉动直流电压u3中的大部分纹波加以滤除，以得到较平滑的直流电压UI。UI与交流电压u2的有效值U2的关系为：
UI?(1.1~1.2)U2 在整流电路中，每只二极管所承受的最大反向电压为： URM?2U2 流过每只二极管的平均电流为：
ID?
IR0.45U2
?2R
其中：R为整流滤波电路的负载电阻，它为电容C提供放电通路，放电时间常数RC应满足：
RC?
(3~5)T2
其中：T = 20ms是50Hz交流电压的周期。
3.4 稳压电路
由于输入电压u1发生波动、负载和温度发生变化时，滤波电路输出的直流电压UI会随着变化。因此，为了维持输出电压UI稳定不变，还需加一级稳压电路。稳压电路的作用是当外界因素（电网电压、负载、环境温度）发生变化时，能使输出直流电压不受影响，而
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维持稳定的输出。稳压电路一般采用集成稳压器和一些外围元件所组成。采用集成稳压器设计的稳压电源具有性能稳定、结构简单等优点。
集成稳压器的类型很多，在小功率稳压电源中，普遍使用的是三端稳压器。按输出电压类型可分为固定式和可调式，此外又可分为正电压输出或负电压输出两种类型。
常见的有CW78??（LM78??）系列三端固定式正电压输出集成稳压器；CW79??（LM79??）系列三端固定式负电压输出集成稳压器。三端是指稳压电路只有输入、输出和接地三个接地端子。型号中最后两位数字表示输出电压的稳定值，有5V、6V、9V、15V、18V和24V。稳压器使用时，要求输入电压UI与输出电压Uo的电压差UI - Uo ≥2V。稳压器的静态电流Io = 8mA。当Uo = 5 ~ 18V时，UI的最大值UImax= 35V；当Uo=18 ~ 24V时，UI的最大值UImax = 40V。它们的引脚功能及组成的典型稳压电路见附录图7所示。
图7
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第四章 系统软件设计
该彩灯控制器软件部分用MCS-51汇编语言编程实现，采用模块化程序设计思想，将软件划分成若干单元，主要包括主程序、LED数码显示子程序和延时子程序等。本系统具体汇编源程序见后附。
4．1流程图
图8为P1口循环电灯程序框图，图9为P1口输入输出程序框图。
图9
图8 4.2 源程序 见附录二
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第五章 安装与调试
5.1安装
首先根据所设计的电路图将元器件清单列出，领取原件。仔细查看是否有坏的，以免在调试时出现不必要的麻烦。查阅一些器件的引脚图，了解个引脚的功能和接法。然后根据实物和电原理图在面包板上做好规划，插的时候一定要固定住，以免接触不良。由于导线比较多，一定要理顺，不能杂乱无章，不方便以后的检察调试。
5.2调试
一 静态调试 第一步：
在系统进行加电之前，首先用万用表依据硬件电路原理图和装配图仔细检查连线的正确性，尤其是电源的走线、防止电源间的短路或极性错误及开路，并重点检查系统总线（地址、数据及控制总线）是否存在相互之间的短路或与其它信号线的短路。
第二步：
加电后检查各IC插件上引脚的电位，根据硬件电路原理图检查各点的电位是否正常，并重点检查单片机插脚的各点电位。
第三步：
在不加电的情况下，除单片机外，插上所有的元器件。上电后，用手摸元器件有无发热现象。然后用仿真头将系统电路板的单片机插脚和仿真器的仿真插口相连。为联机调试作好准备。
二 通电调试
接通电源，再接上仿真器，看显示单元显示的内容是否正常，再按下有关按键，是否能够达到预期目的。如果不能，将仿真器单步运行，查看每一步的运行结果，并对照预期现象对程序进行调整。
三 测试数据
A 三极管各脚对地电压
UE=4.8V UB=4.6V UC=0.2V 表根据放大公式计算可知： 放大倍数=4.8/0.2=240倍
B 89C51芯片各引脚测得电压
C 用万用表先测变压器输入端，测出电压为交流10V，然后测出输出电压为直流5.6V，与实际输出电压有点小的误差。 测得稳压器3个端口的电压数据： 次级输入：U=11.5v 一号引脚：U=11v 三号引脚：U=5.05v
心得体会
通过这次毕业设计，把以前学的很好的理了一遍。要得到这样一个可在实际中应用的电路，得把前面所学的系统的联系在一起。真是书到用时方恨少，不断的查阅资料的过程也是一个巩固与拾遗的过程。
虽然这次没有做出成品，但设计最重要的还是团队合作，一个人会有很多看的不够且会钻牛角尖，大家在一起就是一个很好的互补，可互相监督提醒。以后到社会上，更多的工作都是靠团队完成，一定要具备很好的团队合作精神。
一个电路就是一个工程，在操作中要细心，很小的失误都有可能导致整个电路的瘫痪。 从选题到查资料设计，到领取单个的器件，到组装成型，到完成调试，是困难辛苦的，更是快乐的！
致谢
在此我要感谢我的指导教师陈慕铭老师我的队友，还有帮助过我的老师和同学，没有他们的帮住我不可能完成本次设计。特别是陈慕铭老师，为了我们他倾注了好多的心血，比我们累多了。陈老师谢谢您，您幸苦了！
【参考文献】
[1]邹丽新，翁桂荣：《单片机微型计算机原理》，苏州大学出版社，2001.12 [2]邹丽新，翁桂荣：《单片机微型计算机及接口技术》，苏州大学出版社，2002.4
[3]徐爱钧，彭秀华：《单片机高级语言C51windows环境编程与应用》，北京电子工业出版社，2001.7 [4]吉雷：《Protel99从入门到精通》，西安电子科技大学出版社，2000.10 [5]求是科技：《单片机典型模块设计实例导航》，北京人民邮电出版社，2004.5
附录一
附录二
ORG 0000H
MOV DPTR ,#TAB MOV R6,#04H MOV 50H,#0FEH L3: CLR A
MOVC A,@A+DPTR CJNE A,#01H,L1 LJMP S1 L1:MOV R7,#8 MOV 51H,A L2:MOV A,51H MOV P1,A RR A
MOV 51H,A MOV P2,50H LCALL DELAY DJNZ R7,L2 MOV A,50H RL A
MOV 50H,A INC DPTR DJNZ R6,L3 MOV R6,#04H MOV 50H,#0F7H L6: CLR A
MOVC A,@A+DPTR CJNE A,#01H,L4 LJMP S1 L4:MOV R7,#8 MOV 51H,A L5:MOV A,51H MOV P1,A RR A
MOV 51H,A MOV P2,50H LCALL DELAY DJNZ R7,L5 MOV A,50H RR A
MOV 50H,A INC DPTR DJNZ R6,L6 MOV R6,#3 MOV 51H,#0FEH CLR A
MOVC A,@A+DPTR
CJNE A,#01H,Q1
LJMP S1 Q1:MOV 50H,A MOV R7,#8 Q2:MOV A,50H MOV P1,A RR A
MOV 50H,A LCALL DELAY MOV P2,#0FEH DJNZ R7, Q2 INC DPTR MOV A,51H RL A MOV 51H,A DJNZ R6,Q2 MOV R6,#3 MOV 51H,#0FEH CLR A
MOVC A,@A+DPTR CJNE A,#01H,Q11 LJMP S1 Q11:MOV 50H,A MOV R7,#8 Q21:MOV A,50H MOV P1,A RR A
MOV 50H,A LCALL DELAY MOV P2,#0FEH DJNZ R7, Q21 INC DPTR MOV A,51H RL A MOV 51H,A DJNZ R6,Q11 DELAY:MOV 20H,#10 S5:MOV 21H,#10 S4:DJNZ 21H,S4 DJNZ 20H,S5 RET
TAB:DB 7FH,7FH,7FH,7FH DB 7FH,7FH,7FH,7FH
DB 0F7H,7FH,0EFH,7FH,7FH DB 01H S1:END
附录三
元器件清单
节日彩灯的设计和制作
节日彩灯的设计和制作
作者：陈强
【摘要】介绍了一种新型的彩灯控制系统的设计方法，以AT-89C51单片机作为主控核心，与按键、显示器等较少的辅助硬件电路相结合，利用软件实现对彩灯进行控制。本系统具有体积小、硬件少、电路结构简单及容易操作等优点。 【关键词】发光二极管作彩灯 AT89C51单片机 彩灯控制器 模块设计74LS373芯片
前言
单片机课程设计是配合电子技术基础课程与实验教学的一个非常重要的教学环节。它不但能巩固我们已所学的单片机技术的理论知识，而且能提高我们的电子电路的设计水平，还能加强我们综合分析问题和解决问题的能力，进一步培养我们的实验技能和动手能力，启发我们的创新意识几创新思维。
第一章系统硬件电路的设计
1．1方案论证与选择
方案一：
基于在系统可编程器件（ISP）来实现可编程现代彩灯的控制系统。用8种频率信号控制彩灯扫描速度，并可随时改变扫描速度，通过把4组彩灯在空间适当排列组合，可得各种花案效果。
方案二：
基于AT89C51单片机来实现对彩灯的控制。与按钮、74LS373芯片等模块组成核心主控制模块。在主控模块上设有1个按键和32个发光二极管，根据用户需要可以编写若干种亮灯模式，利用其内部定时器T0实现一个基本单位时间为0.5 s的定时中断，根据各种亮灯时间的不同需要，在不同时刻输出灯亮或灯灭的控制信号，然后驱动各种颜色的灯亮或灭。
与方案一相比，方案二实现条件简单，操作方便，用材少，具有体积小、价格低、低能耗等优点。
1.2系统功能分析
该系统以
AT89C51单片机作为主控核心，与按钮、74LS373芯片等模块组成核心主控
制模块。在主控模块上设有1个按键和32个发光二极管，彩灯控制器与5V直流电相连接，经过通电，输出直流工作电压，主控模块单片机系统（节日彩灯控制器）提供5 V工作电源。系统包括2大部分，即彩灯控制器（89C51主控模块）和32个发光二极管（管内模块）。前者是主控模块，具有按键、显示等功能，并利用89C51的P口输出控制信号；后者是受控模块，用来显示十种花样的。
1.3系统结构框图
1.4各功能部件单元电路设计 1.4.1单片机的选择
目前市场上的单片机，种类繁多，性能各异。所以，如何选择适合本系统的单片机就成为本设计首要解决的问题。通常，单片机的选择以性价比高、能够满足实际需要、常用等为标准。为此，本设计中的单片机选用AT89C51单片机。
AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROM—Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压，高性能CMOS8位微处理器。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。 主要特性：
·8031 CPU与MCS-51 兼容
·4K字节可编程FLASH存储器(寿命：1000写/擦循环) ·全静态工作：0Hz-24KHz ·三级程序存储器保密锁定 ·128*8位内部RAM ·32条可编程I/O线 ·两个16位定时器/计数器 ·6个中断源 ·可编程串行通道 ·低功耗的闲置和掉电模式 ·片内振荡器和时钟电路
1.4.2单片机基本外围电路设计
振荡电路：
XTAL1和XTAL2分别为反向放大振荡器的输入和输出。该反向放大器可以配置为片内振荡器。石晶振荡和陶瓷振荡均可采用。有余输入至内部时钟信号要通过一个二分频触发器，因此对外部时钟信号的脉宽无任何要求，但必须保证脉冲的高低电平要求的宽度。我们采用的是12MHz的晶振,C1, C2选择为30pF,机器周期为1us。 复位电路：
当振荡器复位电路复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。在RST引脚出现高电平时实现复位和内部初始化。在振荡器运行的情况下，要实现复位操作必须使RST引脚至少保持两个机器周期（24个振荡周期）的高电平。
复位的实现通常可以采用开机上电复位和外部手动复位两种方式，在本设计中采用的是外部手动复位。
在该复位电路中，C采用10uf，R采用8.2K,时间常数为。
只要Vcc的上升时间不超过1ms，振荡器建立时间不超过10ms，这个时间常数足以保证完成复位操作。
1.4.3彩灯显示单元电路
该显示模块设计主要器件有发光二极管（红、绿、黄）、74LS373芯片等。根据实际应用彩灯长度需要，可将不同数量的该发光二极管实现级连，组成一个完整的 彩灯。考虑到功率损耗，模块之间接口处用信号正向74LS373连接。每个模块上均匀分布3种颜色灯，在实际制作PCB时采用红、绿、蓝3色互隔焊接方式，在电路板上把发光管按顺序1个(红)、1个(绿)、1个(黄)、每8个为一组， 依次均匀焊在板上成正方形。为了得到更多的花样模式效果，可以使红绿黄3种灯从前往后驱动点亮闪烁，根据花样显示，这样会具有很好的动感视觉效果。由于节日彩灯系统所设计的二极管较多，所需译码器需要多线输出，因此选用芯片74LS373来控制其位口译码输出。
1.4.4彩灯调整控制单元电路设计
本设计通过按键来对彩灯进行调整和控制。而按键信号的获取方法采用中断扫描法。由于本设计的结构较简单，所以只设置了两个按钮，一个是在该显示模块里用来对彩灯花型进行切换的切换按钮，另一个是在复位模块里用到了复位按钮。分别接在单片机的RESET、P3.2口，经上拉电阻接在+5V电源Vcc，另一端接地。
1.4.5电源电路
电源电路原理图：
桥式整流电路克服了全波整流电路要求变压器次级有中心抽头和二极管承受反压大的缺点，但多用了两只二极管。在半导体器件发展快，成本较低的今天，此缺点并不突出，因而桥式整流电路在实际中应用较为广泛。 桥式整流电路：
由二极管的单向导电性，不难得出桥式整流电路的工作波形。当u2=（2Usinwt ）处于正半周时，图1.4所示电路中的D1电位高于D3，二极管D1和D3处于正向偏置而导通,D2,D4则因反偏而截止。电源经D1,D3向负载供电，输出一个与u2正半波相同的电压，同理，当u2为负半周时，D3电位高于D1电位，D1,D3转为反偏而截止，D2与D4则因正偏而导通。电源经D2,D4向负载供电，此时，u0=-u2,其波形与u2的正半波相同。
整流电路是将交流电变成直流电的一种电路，但其输出的直流电的脉动成分较大，而一般电子设备所需直流电源的脉动系数要求小于0．01．故整流输出的电压必须采取一定的措施．尽量降低输出电压中的脉动成分，同时要尽量保存输出电压中的直流成分，使输出电压接近于较理想的直流电，这样的电路就是直流电源中的滤波电路。
1.5系统电路原理图
第二章 系统软件设计
系统中软件可以分为主程序和中断服务子程序，延时程序。主程序除了调用各种子模式子程序，调用二极管显示子程序和延时子程序之外，还一直保持查询是否有功能切键按下以及是否有模式改变按键按下，一旦有功能切换键和模式改变键按下，就会进入相应的按键处理。主程序流程如图所示。亮灯模式子程序可以编写若干(n种)，只要控制好各色灯触发和熄灭时刻灯效果。模式程序流程如图所示。就可以组合成各种亮
2.1程序设计步骤
1.根据设计要求，确定算法； 2.根据所选择的算法花出流程图； 3.根据流程图编写程序。
2.2流程图的设计
主程序流程图：
中断程序流程图：
第三章系统安装与调试
一、电路板的制作
1.电路版设计的先期工作
1.1利用原理图设计工具绘制原理图，并且生成对应的网络表。
1.2手工更改网络表将元件的固定用脚等原理图上没有的焊盘定义到与它相通的网络上，没任何物理连接的可定义到地或保护地等。将原理图和PCB封装库中引脚名称不一致的器件引脚名称改成和PCB封装库中的一致，特别是二、三极管等。
2.画出自非标准器件的封装库
将所画的器件都放入一个自己建立的PCB 库专用设计文件。 3.设置PCB设计环境和绘制印刷电路的版框含中间的镂空等
注意：在绘制电路版地边框前，一定要将当前层设置成Keep Out层，即禁止布线层。
4.打开所有要用到的PCB 库文件后，调入网络表文件和修改零件封装 在原理图设计的过程中，ERC检查不会涉及到零件的封装问题。因此，原理图设计时，零件的封装可能被遗忘，在引进网络表时可以根据设计情况来修改或补充零件的封装。也可直接在PCB内人工生成网络表，并且指定零件封装。
5.布置零件封装的位置
Protel99可以进行自动布局,也可以进行手动布局。布线的关键是布局，多数设计者采用手动布局的形式。用鼠标选中一个元件，按住鼠标左键不放，拖住这个元件到达目的地，放开左键，将该元件固定。使用自动选择方式收集相似封装的元件，然后旋转、展开和整理成组，移动到板上所需位置上了.当简易的布局完成后，使用自动对齐方式整齐地展开或缩紧一组封装相似的元件。
提示：在自动选择时，使用Shift+X或Y和Ctrl+X或Y可展开和缩紧选定组件的X、Y方向。
注意：零件布局，应当从机械结构散热、电磁干扰、将来布线的方便性等方面综合考虑。先布置与机械尺寸有关的器件，并锁定这些器件，然后是大的占位置的器件和电路的核心元件，再是外围的小元件。
6.根据情况再作适当调整然后将全部器件锁定
将过小的焊盘过孔改大，将所有固定螺丝孔焊盘的网络定义到地或保护地等。 放好后用VIEW3D 功能察看一下实际效果，存盘。 7.布线规则设置
布线规则是设置布线的各个规范（象使用层面、各组线宽、过孔间距、布线的拓朴结构等部分规则，可通过Design-Rules 的Menu 处从其它板导出后，再导入这块板）。
8.自动布线和手工调整
1点击菜单命令Auto Route/Setup 对自动布线功能进行设置
选中除了Add Testpoints 以外的所有项，特别是选中其中的Lock All Pre-Route 选项，Routing Grid 可选1mil 等。
2点击菜单命令Auto Route/All 开始自动布线 3对布线进行手工初步调整
9.切换到单层显示模式下（点击菜单命令Tools/Preferences，选中对话框中Display栏的Single Layer Mode）
将每个布线层的线拉整齐和美观。最后取消单层显示模式，存盘。 10.放置覆铜区
将设计规则里的安全间距暂时改为0.5-1mm 并清除错误标记，选
Place-Polygon Plane 在各布线层放置地线网络的覆铜（尽量用八角形，而不是用圆弧来包裹焊盘。最终要转成DOS 格式文件的话，一定要选择用八角形）。
相应放置其余几个布线层的覆铜，双击覆铜区域内任一点并选择一个覆铜后，直接点OK，再点Yes 便可更新这个覆铜。几个覆铜多次反复几次直到每个覆铜层都较满为止。将设计规则里的安全间距改回原值。
11.最后再做一次DRC
选择其中Clearance Constraints Max/Min Width Constraints Short Circuit Constraints 和Un-Routed Nets Constraints 这几项，按Run DRC 钮，有错则改正。全部正确后存盘。
二、安装
安装元件时，相互独立的模块，如果没有把握保证它们工作正常时，最好不要全部都
装上，而是一部分一部分的装上（对于比较小的电路，可以一次全部装上），这样容易确定故障范围，免得到时遇到问题时，无从下手。一般来说，可以把电源部分先装好，然后就上电检测电源输出电压是否正常。接下来逐渐安装其它模块，每安装好一个模块，就上电测试一下。以便马上检查出一问题的模块。 74LS373的连接：
由于74LS373具有输出允许控制，因此它既可以用作扩展输出口，又可以用作扩展输出口。将它的控制端接高电平，使之一直处于锁存允许。在执行对外部数据存储器读操作指令时将数据读入CPU。根据74LS373的引脚图，两个74LS373芯片的输入端分别与AT89C51的P1口和P2口连接。输出端与发光二级管连接。1号脚好10号脚并联接地。20号脚接+5V电源。
74LS373的引脚图：
AT89C51的连接：
根据AT89C51的引脚图，40号脚VCC与+5V电源连接，20号脚VSS与31号脚并联接地。9号脚RST与复位模块连接，当振荡器工作时，在此引脚上出现两个机器周期以上的高电平将使单片机复位。19号脚XTAL1接外部晶体好微调电容的一个引脚。在单片机内部，它是一个反相放大器的输入端，在这个放大器构成了片内振荡器。18号脚XTAL2接外部晶体好微调电容的另一个引脚。在单片机内部，它是反相放大器的输出端。其P1口与一个74LS373的输入端连接，P2口与另一个74LS373的输入端连接。 AT89C51的引脚图：
发光二极管的连接：
将32个发光二极管平均分成4组，每组8个，将这8个发光二极管并联，正极接一个330欧姆的电阻，负极与74LS373的输出端连接。
复位按钮的连接：
将复位开关与一个 10u的电容并联，电容正极接+5V电源，并与AT89C51的40号脚连接，电容负极接AT89C51的9号脚，并且串联一个 8.2K的电阻，电阻的另一端接地。
彩灯控制开关的连接：
AT89C51的12号脚与一个10K的电阻连接，电阻另一端与+5V电源连接。控制开关的一个脚与AT89C51的12号脚连接，另一端接地。
三、调试
通电后，开始运行第一种花型，按下控制按键开始运行第二种花型。成功运行完10种花型后，按下复位按键，从新开始运行第一种花型。运行成功！
心得体会：
通过进1个月的时间，完成了该毕业设计。通过这次毕业设计，我收获很大，由于本
人主要负责安装与调试工作，动手能力得到了大大的提高，并且对上学期学的PROTEL进行了温习好巩固。但最大的收获，无疑是对单片机又有了更深入的了解，充分体会到了单片机在现实生活中的用途广泛。该设计只是单片机的一个初级的应用。只需要对程序进行修改和补充，还能使该彩灯控制电路显示更多的花型。学好单片机原理技术对自己的将来一定有很大帮助。
【参考文献】
[1]蔡美琴，张为民，沈新群等.MCS51系列单片机系统及其应用［M］.北京：高等教育出版社，1992. ［2］何立民.单片机应用技术选篇（5）［M］.北京：北京航空航天大学出版社，1997. ［3］杨光友.单片机微型计算机原理及接口技术［M］.北京：中国水利水电出版社，2002 [4]邹丽新，翁桂荣.《单片机微型计算机原理》.苏州大学出版社，2002.4 [5]邹丽新，翁桂荣.《单片机微型计算机及接口技术》.苏州大学出版社，2002.4
[6]徐爱钧，彭秀华.《单片机高级语言C51windows环境编程与应用》.北京电子工业出版社，2001.7 [7]吉雷.《Protel99从入门到精通》.西安电子科技大学出版社，2000.10 [8]求是科技.《单片机典型模块设计实例导航》.北京人民邮电出版社，2004.5
致谢
感谢校领导对我系毕业设计的大力支持和关注。在这次毕业设计中首先要感谢我的指导老师—史保华老师，在我们拿到毕业设计题目一片茫然不知道该如何下手时，及时的给我们指明了方向，在设计过程中不断给我们进行指导。还要感谢江志平教师和张海燕教师在百忙之中为我们提供各种仪器及元器件，还为我们讲解各元器件的属性；感谢小组成员密切地合作！再次忠心的感谢！
S1 EQU P3.2 ORG 0000H LJMP START ORG 0030H LJMP START
START: MOV P1,#0FFH MOV P2,#0FFH MOV R5 ,#10 CLR A MOV R2,A
MOV DPTR,#TAB1 MOV A ,R2 MOV B ,#03H MUL AB XCH A,B ADD A,DPH MOV DPH,A MOV A,B
JMP @A+DPTR TAB1:LCALL LOOP1 LCALL LOOP2 LCALL LOOP3 LCALL LOOP4 LCALL LOOP5 LCALL LOOP6 LCALL LOOP7 LCALL LOOP8 LCALL LOOP9 LCALL LOOP10
LOOP1: ;花形1 灯一个一个的亮mov p0,#0ffh mov p1,#0ffh mov p2,#0ffh mov p0,#28h clr P1.0
lcall delay05 ;延时0.5S clr p1.1 lcall delay05 clr p1.2
lcall delay05 clr p1.3 lcall delay05 clr p1.4 lcall delay05 clr p1.5 lcall delay05 clr p1.6 lcall delay05 clr p1.7 lcall delay05 clr p2.0 lcall delay05 clr p2.1 lcall delay05 clr p2.2 lcall delay05 clr p2.3 lcall delay05 clr p2.4 lcall delay05 clr p2.5 lcall delay05 clr p2.6 lcall delay05 clr p2.7 lcall delay05 JB S1,LOOP1
LJMP DELAY100ms JB S1,LOOP2 RET
LOOP2:
mov p0,#0ffh ;花形2 mov p1,#0ffh mov p2,#0ffh mov p0,#7eh clr p1.0 clr p1.1 lcall delay05 clr p1.2 clr p1.3 lcall delay05 clr p1.4
灯两个两个的亮
lcall delay05 clr p1.6 clr p1.7 lcall delay05 clr p2.0 clr p2.1 lcall delay05 clr p2.2 clr p2.3 lcall delay05 clr p2.4 clr p2.5 lcall delay05 clr p2.6 clr p2.7 lcall delay05 JB S1,LOOP2
LJMP DELAY100ms JB S1,LOOP3 RET
LOOP3:
mov p0,#0ffh ;花形3 mov p1,#0ffh mov p2,#0ffh mov p0,#0a2h clr p1.0 clr p1.1 clr p1.2 lcall delay05 clr p1.3 clr p1.4 clr p1.5 lcall delay05 clr p1.6 clr p1.7 clr p2.0 lcall delay05 clr p2.1 clr p2.2 clr p2.3 lcall delay05 clr p2.4 clr p2.5 clr p2.6
灯三个三个的亮 clr p2.7 lcall delay05 JB S1,LOOP3
LJMP DELAY100ms JB S1,LOOP4 RET
LOOP4:
mov p0,#0ffh ;花形4 灯四个四个的亮mov p1,#0ffh mov p2,#0ffh mov p0,#62h clr p1.0 clr p1.1 clr p1.2 clr p1.3 lcall delay05 clr p1.4 clr p1.5 clr p1.6 clr p1.7 lcall delay05 clr p2.0 clr p2.1 clr p2.2 clr p2.3 lcall delay05 clr p2.4 clr p2.5 clr p2.6 clr p2.7 lcall delay05 JB S1,LOOP4
LJMP DELAY100ms JB S1 ,LOOP5 RET
LOOP5:
mov p0,#0ffh ;花形5灯是五个五个的亮 mov p1,#0ffh mov p2,#0ffh mov p0,#74h clr p1.0
clr p1.3 clr p1.4 lcall delay05 clr p1.5 clr p1.6 clr p1.7 clr p2.0 clr p2.1 lcall delay05 clr p2.2 clr p2.3 clr p2.4 clr p2.5 clr p2.6 lcall delay05 clr p2.7 lcall delay05 JB S1,LOOP5
LJMP DELAY100ms JB S1,LOOP6 RET
LOOP6:
mov p0,#0ffh ;花形6 五个亮。七个亮 mov p1,#0ffh mov p2,#0ffh mov p0,#61h clr p1.0 lcall delay05 clr p1.1 clr p1.2 clr p1.3 lcall delay05 clr p1.4 clr p1.5 clr p1.6 clr p1.7 clr p2.0 lcall delay05 clr p2.1 clr p2.2 clr p2.3 clr p2.4
灯是一个亮，三个亮，clr p2.7 lcall delay05 JB S1,LOOP6
LJMP DELAY100ms JB S1,LOOP7 RET
LOOP7:
mov p0,#0ffh ;花形7 灯是两个亮，四个亮，六个亮
mov p1,#0ffh mov p2,#0ffh mov p0,#21h clr p1.0 clr p1.1 lcall delay05 clr p1.2 clr p1.3 clr p1.4 clr p1.5 lcall delay05 clr p1.6 clr p1.7 clr p2.0 clr p2.1 clr p2.2 clr p2.3 lcall delay05 JB S1,LOOP7
LJMP DELAY100ms JB S1,LOOP8 RET
LOOP8: mov p0,#0ffh ;花形8 灯是八个八个的亮 mov p1,#0ffh mov p2,#0ffh mov p0,#7ah clr p1.0 clr p1.1 clr p1.2 clr p1.3
clr p1.6 clr p1.7 lcall delay05 clr p2.0 clr p2.1 clr p2.2 clr p2.3 clr p2.4 clr p2.5 clr p2.6 clr p2.7 lcall delay05 JB S1,LOOP8
LJMP DELAY100ms JB S1,LOOP9 RET
LOOP9: mov
p0,#0ffh ;花形9 灯是一个亮，两个亮，三个亮，四个亮，五个亮
mov p1,#0ffh mov p2,#0ffh mov p0,#26h clr p1.0 lcall delay05 clr p1.1 clr p1.2 lcall delay05 clr p1.3 clr p1.4 clr p1.5 lcall delay05 clr p1.6 clr p1.7 clr p2.0 clr p2.1 lcall delay05 clr p2.2 clr p2.3 clr p2.4
lcall delay05 JB S1,LOOP9
LJMP DELAY100ms JB S1,LOOP10 RET
LOOP10: mov
p0,#0ffh ;花形10 灯一个隔一个的亮 mov p1,#0ffh mov p2,#0ffh mov p0,#36h clr p1.0 lcall delay05 clr p1.2 lcall delay05 clr p1.4 lcall delay05 clr p1.6 lcall delay05 clr p2.0 lcall delay05 clr p2.2 lcall delay05 clr p2.4 lcall delay05 clr p2.6 lcall delay05
mov p0,#0ffh mov p1,#0ffh mov p2,#0ffh JB S1,LOOP10
LJMP DELAY100ms RET
delay05:MOV 42H,#50 DEL11: MOV 43H,#50 DEL22: MOV 44H,#49
DEL33: NOP
NOP
DJNZ 44H,DEL33 DJNZ 43H,DEL22 DJNZ 42H,DEL11 RET
DELAY100ms: MOV 37H,#200 DEL6: MOV 38H,#150 DEL7: NOP
NOP
DJNZ 38H,DEL7 DJNZ 37H,DEL6 RET
21
彩灯循环控制的设计与制作
摘要 . ................................................................................................................................................ 1 1 结构设计与方案选择 . ................................................................................................................ 2
1.1系统设计要求 . .................................................................................................................. 2
1.1.1 设计内容及要求 . .................................................................................................... 2 1.2 设计思路及原理框图 . ..................................................................................................... 2 1.3设计原理及方案论证 . ...................................................................................................... 2
1.3.1 脉冲产生电路 . ........................................................................................................ 2 1.3.2 流水灯循环控制电路 . ............................................................................................ 3 1.3.3 流水灯显示电路 . .................................................................................................... 7
2 整体设计及原理说明 . ................................................................................................................ 7
2.1系统总体电路图 . .............................................................................................................. 7 2.2 部分电路的原理说明 . ..................................................................................................... 9 3 调试记录及结果分析 . .............................................................................................................. 13
3.1设计调试过程及遇到问题 . ............................................................................................ 13 3.2 实验过程及现象记录 . ................................................................................................... 13 4 对成果的评价及改进方法 . ...................................................................................................... 14
4.1自我评估 . ........................................................................................................................ 14 4.2作品的改进及提高 . ........................................................................................................ 14 5 小结及体会 . .............................................................................................................................. 14 参考文献 . ...................................................................................................................................... 15 附录：元器件清单 . ...................................................................................................................... 16
电子技术实验是一门重要的实践性技术基础课程，开设本课程的目的在于使学生理论联系实际，在老师的指导下完成大纲规定的实验任务。开发我们分析问题或解决问题的能力，培养严谨的工作作风，实事求是的科学态度，刻苦钻研、勇于探索和创新的开拓精神以及遵守纪律、团结协作和爱护公物的优良品质。
流水灯是一串按一定的规律像流水一样连续闪亮的灯的组合，流水灯控制是可编程控制器的一个应用，其控制思想在工业控制技术领域也同样适用。
流水灯控制可用多种方法实现，如单片机I/O口控制，双向位移寄存器控制，计数器循环控制等，本次选用计数器40193做控制电路，其脉冲产生由555定时器构成的多谐振荡器构成，再通过三线八线译码器输出给发光二极管，实现了所需要的功能。
关键词：流水灯 计数器 二进制译码器 多谐振荡器
彩灯循环控制电路的设计与制作
1 结构设计与方案选择
1.1系统设计要求
1.1.1 设计内容及要求
彩灯循环电路的设计与制作，要求设计八位循环彩灯，可以循环左移，循环右移，并可实现全亮和全灭，彩灯循环显示的频率为1HZ 。
1.2设计思路及原理框图
彩灯循环电路应包括以下几部分：CP 脉冲产生电路，彩灯循环控制电路，彩灯花形演示电路。具体结构如图所示：
图
1-1 彩灯循环电路的结构框图
脉冲电路产生周期为1s 的脉冲送达循环电路的输入端，控制电路的计数器或者移位寄存器开始工作，最后，将产生的高低电平输入到发光二极管，驱动流水灯开始工作。
1.3设计原理与方案论证
1.3.1 脉冲产生电路
方案一：使用CMOS 门电路组成一个简单的多谐振荡器，产生周期为T 的脉冲波
图1-2 门电路多谐振荡器
优点：电路简单，易于搭建，设计原理简单。
缺点：该方案仅适合于R>>CMONS门中NMOS ，PMOS 管的导通电阻，C 远大于电路的分布电容的情况，且频率不稳定，电压变化易产生影响。
方案二：使用555定时器组成的多谐振荡器。
555定时器内部的比较器灵敏度较高，而且采用差分电路形式，受影响较小，其振荡周期由R1，R2和C 决定，方便计算和调节。
由于考虑到NE555芯片比较常见且价格比较便宜，故选择该芯片作为脉冲产生电路。
1.3.2 流水灯循环控制电路
方案一:使用可以进行加计数和减计数的计数器74ls193
74ls193引脚功能说明见表1-1
表1-1 RS485针脚功能说明
MR 为清零端，高电平时实现清零，PL 为异步并行负载（低电平）输入端，当时钟脉冲从CPu 输入且CPd 端置高电平时，则实现加计数从二进制0000→0001→0010→0011→0100→0101→0110→0111→1000→1001→0000的循环，当时钟脉冲从CPd 输入且CPu 端置高电平时，则实现减计数从二进制0000→1001→1000→0111→0110→0101→0100→0011→0010→0001→0000. 通过改变脉冲的输入端来改变计数器的加减方式，从而实现流水灯的左移右移。此方案需配合使用译码器，选择三线八线译码器74ls138。
74ls138引脚功能说明见表1-2
表1-2 74LS138引脚真值表
138有三个使能端，E3高电平有效，E1,E2低电平有效，当使能端按要求接入，从地址输入端送入三位二进制数时，八个输出端将有一个输出低电平，从而实现驱动流水灯的某一盏工作。
把计数器193的低三位输出接到译码器138的输入端，则193的Q0，Q1，Q2输出实现一个八进制的循环，138则按此循环二进制数译码，Y0～Y7口依次输出低电平，改变CPu 和CPd 的输入，则可以使循环的方式发生改变实现左移右移。
方案二:使用双向位移寄存器74ls194，用其输出端对三个彩灯分别进行循环循环控制，194的引脚图如图1—7所示。
图1-3 74ls194的引脚图
把CR 接高电平，SR 接到Q3端，实现环形计数器，D 0D 1D 2D 3预置1000，SL 置空, Q0
接红灯Q 1接黄灯Q 2和Q 3通过一个或非门接一个绿灯，CP 接上一个芯片来的脉冲， Q 0 Q1 Q 2 Q 3通过同或门接到S 1端，S 0接高电平，当开启电源时，Q 0 Q 1 Q 2 Q 3通过同或门向S 1端输入高电平，达到S 1 S0都为高电平，这样就像芯片送数1000，这是Q 0 Q1 Q2 Q3通过同或门向S 1送低电平，这时芯片就会1000→0100→ 0010→ 0001→1000→0100→0010→0001实行循环。
74ls194引脚功能说明见表1-3
表1-3 74LS138引脚真值表
如果将两片194级联，第一片的Q3接到第二片的SR ，第一片的SL 接到第二片的Q0，构成八进制计数器。
图1-4 74ls194级联成八进制位移寄存器
当两片194的脉冲输入端同时输入CP 脉冲，第一片开始工作，当第一片的最高位输
出为1时，第二片的SR 输入为1，第二片开始工作，实现了八进制的功能。
由194的真值表可知，通过改变S1，S0的输入可以实现左移和右移，我们只需使用D 触发器的的输出端Q 和反向输出端的变化改变对S1，S0的控制，从而实现左移右移的改变。
此方案两片74LS194级联成8位移位寄存器。彩灯移位非左即右，即S1S0＝01或S1S0＝10，由D 触发器构成的T ’触发器控制（FF2）。设S1S0＝10（194的Q3从DL 接收数据，从Q0移出数据），在CP 作用下彩灯依次点亮。第9个CP ，使FF1置1，其/Q＝0，将74LS194清0，彩灯全灭；熄灭后反馈信号由1 →0。同时，FF1的Q 端由0→1，产生FF2的CP 信号，使FF2翻转，S1S0＝01。第10个CP ，使FF1重新置0，Q 端由1→0 ，/Q端由0→1，解除对74LS194的清0，使74LS194可以进行反向移位。
第11个CP 开始，彩灯反向逐个点亮。
由此电路实现彩灯逐个点亮－－全亮后熄灭－－再反向逐个点亮－－全亮后熄灭的循环控制。
图1-5 双向八位彩灯的设计方案之一
需要用到两个D 触发器，需要考虑到时序的问题，比较复杂，而且彩灯只能依次循环点亮并反向，外加电源控制需考虑其它问题，故舍弃，选择方案一。
1.3.3流水灯显示电路
才用与门驱动发光二极管显示，这样可以在与门的一个端接开关，控制流水灯的全亮全灭。
图1-6 发光二极管显示电路
2整体设计及原理说明
2.1 系统总体电路图
图2-1系统设计电路（1）
图2-2系统设计电路（2）
图2-3系统设计电路（3）
整体说明：取脉冲时钟电路的R1=390欧R2=510欧，电容C=1uf，可产生周期为1s 的脉冲方波，将此脉冲送到193的Cpu 端，则193开始加计数，若接入CPd 端，则计数器减计数，将193的输出第三位Q0，Q1，Q2接到138芯片的A0，A1，A2位，则138开始译码输出。单刀双掷开关S1决定脉冲输出接Cpu 或CPd ，所以S1
控制循环的左移或右移，单
刀双掷开关S2控制138的使能端，如果接低电平则，138输出全为高电平，S3控制与门的一个输入端，当S3接低电平，led 全亮，当S3接高电平且S2接低电平则led 全灭，当S3接高电平且S2接搞电平则led 循环左移或者右移。 三个开关S1，S2，S3的优先级和功能表如表2-1：
表2-1开关S1,S2,S3的优先级
（1表示此事件发生，0表示不发生）
2.2 部分电路的原理说明
2.1.1各芯片具体介绍
1.555定时器
图2-4 555定时器内部逻辑图
其工作原理：
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5K Ω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Vcc 和Vcc 。C1和C2的输出端控制RS 触发器状态和放电管开关
3
3
2
1
状态。当输入信号输入并超过Vcc 时，触发器复位，555的输出端3脚输出低电平，同时
3
2
放电，开关管导通；当输入信号自2脚输入并低于Vcc 时，触发器置位，555的3脚输出
3
1
高电平，同时放电，开关管截止。
R D 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Vcc 作为比较器A1的参考电平，当5脚外接一
32
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，通常接一个0.01μF 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电路的引脚功能见表2-2
表2-2 555定时器的引脚功能
2. 计数器193
74LS193是双时钟4位二进制同步可逆计数器。
74LS193的特点是有两个时钟脉冲（计数脉冲）输入端CPU 和CPD 。在RD=0、LD ＝1的条件下，作加计数时, 令CPD ＝1, 计数脉冲从CPU 输入；作减计数时，令CPU ＝1，计数脉冲从CPD 输入。此外，74LS193还具有异步清零和异步预置数的功能。当清零信号RD ＝1时，不管时钟脉冲的状态如何, 计数器的输出将被直接置零；当RD ＝0,LD ＝0时，不管时
钟脉冲的状态如何，将立即把预置数数据输入端A 、B 、C 、D 的状态置入计数器的QA 、QB 、QC 、QD 端，称为异步预置数。
图2-5 74ls193的引脚图
图2-6 74ls193时序图
3．138译码器
74LS138 为3 线－8 线译码器，共有 54/74S138和 54/74LS138 两种线路结构型式， 其工作原理如下： 当一个选通端（E3）为高电平，另两个选通端（E1) 和/(E2)）为低电平时，可将地址端（A0、A1、A2）的二进制编码在一个对应的输出端以低电平译出。利用 E1、E2和E3可级联扩展成 24 线译码器；若外接一个反相器还可级联扩展成 32 线译码器。
图2-7 74ls138引脚图
4．与门74ls08
74ls08是2输入的四与门, 使用它可以控制输出的高低电平，来控制led 灯的亮灭
与门功能说明见表2-3
表2-3 与门真值表
与门的输入：当且仅当与门的两端输入均为高电平“1”时，与门的输出才为高电平，若与门的任一端输入低电平则与门的输出为低电平0. 与门实现逻辑&的关系。
3调试记录及结果分析
3.1 设计调试过程及遇到问题
设计采用仿真软件protuse9.4仿真的方法，该方法可以较好的模拟电路的输出输入，同时各端口的高低电平可以实时监测。在protuse 中加载元件并连线，可以避免因设计错误导致的元件浪费。
在使用仿真软件设计电路过程中遇到的最大问题是：
1. 没有给Led 发光二极管加上合适的驱动，导致产生的电压无法驱动发光二极管，二极管的亮度微弱
2. 第一次组装的时候没有加上与门，使流水灯只能左右移动而不能够外加控制它的亮灭。
解决方法：加上与门和相应的开关，并在led 灯接合适的上拉电阻，增加相应的开关同步控制流水灯的亮灭，问题得以解决。
3. 仿真时，芯片74ls138和74ls194有很多种，有些在仿真库里是没有模型的，在第一次画完之后发现系统报错，后来更换芯片，仿真成功。
在组装面包板的过程中，遇到的最大问题是：
1. 面包板上的某些插口接触不良，导致流水灯亮灭不遵循循环的规律。
2. 彩灯演示时有时正常有时混乱，在排除其它可能的情况下，检查各端子的连接情况，发现清“0”端在清“0”后悬空了，将其插到电源正极后，发现问题解决。
考虑到面包板插线不是十分稳定，由于导线的错综复杂使得信号有干扰，并且导线过于乱引起排查故障不便，我们组决定进一步采取措施，使用手工焊接电路板，用焊锡走线的方法来完成第二次电路搭接。
在焊锡焊接电路板过程中遇到的问题：
1. 由于电路较为复杂，因此在走线的时候使用了导线跳线的方式，用示波器测试555产生脉冲的时候发现信号受到干扰，解决方法是把该导线拆下重新按照横平竖直的原则焊接，后测试信号较之前稳定。
2. 在焊接完毕后测试发现有两个Led 灯不亮，检查后发现该点处虚焊，又重新焊接，调好。
3.2 实验过程及现象记录
1. 先将电路的VCC ，GND 接到电源的输出端，用万用表测试各芯片工作电压，确保其上电正常。
2. 用示波器接555定时器电路的脉冲输出端，调节滑动变阻器值使输出脉冲周期为1s （误差1%）。
3. 按优先级测试开关S1，S2，S3的作用是否正常。 S3接低电平则led 全亮
S3接高电平，S2接低电平则led 全灭
S3接高电平，S2接低电平，当S1接Cpu 则led 灯一次向右循环移动，当S1接Cpd 则led 灯一次向左循环移动，
4对成果的评价及改进方法
4.1 自我评估
本次作品基本完成了设计要求达到的功能，巧妙的利用了可以进行加减的计数器74ls193，较好的实现了流水灯的循环左移右移和全亮全灭四种花形，但是其仍存在许多局限性，例如：不能随意改变花形，所用芯片较多，开关分为三个较为复杂等等。
4.2 对作品的改进及提高
如果能够使用单片机对流水灯进行程序控制，就可以随意改变流水灯的亮灭时间和花样，能够实现较多的功能。此方法需要对电子电工技术更高程度的掌握。
5小结及体会
通过对本课件的制作，清楚地看到了自己的知识薄弱的方面，各个知识点没有联会贯穿，有些芯片的掌握不够牢固。本次实验我们使用了计数器74ls193和译码器74ls138，在设计过程中我们还考虑了用D 触发器和74ls194构成的电路，极大的加深了我对于时序电路，组合逻辑电路，以及逻辑门电路的掌握，巩固了电路，模拟和数字电子技术知识，水平得到提升。
在做此课程设计的过程中，充分体会到了实际操作的重要性。课堂上所学的知识是基于理论的，我们需要动手实践来巩固这些理论并加深对它的理解。
此次试验由我们4人合作完成，在这个过程中我充分体会到了团队合作的重要性。 此次课程设计极大的锻炼了我的动手能力，巩固了平时所学的知识。
参考文献
[1] 康华光. 电子技术基础 数字部分(第五版) .高等教育出版社,2005 [2] 伍时和. 数字电子技术基础. 清华大学出版社,2009
[3] 康华光. 电子技术基础 模拟部分（第五版）. 高等教育出版社,2005 [4] 江晓. 数字电子技术. 西安电子科技大学出版社,2006 [5] 曹国清. 数字电路与逻辑设计. 中国矿业大学,2007
附录：元器件清单
元件清单见表7-1
表7-1 元器件清单
另外有自制5v 电源一个 万用版一块 导线若干
