【数字逻辑】24进制LED综合控制实战！10灯精准执行（74HC161+138+139完整方案）

24进制LED综合控制实战！10灯按“奇灭→偶灭→依次灭”精准执行（74HC161+138+139完整方案）

刚做这个综合实验时，我对着一堆芯片和10个LED发懵：24进制怎么和LED灭灯顺序挂钩？为什么要拆成3个8进制？奇灭、偶灭、依次灭的逻辑怎么用电路实现？后来才发现核心是“把24个状态对应3个灭灯阶段，用计数器分阶段，译码器选LED，选择器控阶段切换”。今天就从需求拆解到模块接线，跟着做就能实现实验要求的灭灯逻辑。

一、先明确：实验要做啥？核心难点在哪？

1. 实验核心需求（必须先吃透）

• LED数量：10个（LED1~LED10），初始全亮；
• 灭灯顺序：分3个阶段，共24个状态（对应24进制）：
  1. 阶段1（状态0~4）：奇数灯依次灭（LED1→LED3→LED5→LED7→LED9）；
  2. 阶段2（状态5~9）：偶数灯依次灭（LED2→LED4→LED6→LED8→LED10）；
  3. 阶段3（状态10~23）：10个灯依次灭（LED1→LED2→…→LED10）；
• 控制核心：用24进制计数器生成24个状态，每个状态对应1个灭灯动作。
  

2. 核心难点与解决思路

• 难点1：24进制怎么实现？
  用2片74HC161（4位同步计数器） 拆成“3个8进制”（24=3×8），1片74HC161做2个8进制（低8位+中8位），另1片做高8位，3个8进制联动实现24进制。
• 难点2：怎么让不同阶段灭不同灯？
  用74HC138（3-8译码器） 把8进制状态转LED控制信号，再用74HC139（2-4选择器） 选当前阶段的信号生效（比如阶段1选低8位信号，阶段2选中8位，阶段3选高8位）。
• 难点3：怎么确保1个状态只灭1个灯？
  用74HC20（4输入与非门） 合并译码器输出，每个LED对应专属的“灭灯状态信号”，只有该状态下信号生效，其他状态灯保持亮。

二、器件分工：一张表看懂每个芯片的作用

不用记复杂参数，记住“模块分工”即可，新手按表找芯片功能：

器件型号	所属模块	通俗作用	核心任务
74HC161×2	24进制计数器	生成24个状态（0~23），1个状态=1个灭灯动作	2片芯片拆3个8进制，联动实现24进制循环，进位信号控阶段切换
74HC138×3	状态译码器	把8进制状态（07）转8路控制信号（Y0Y7）	3片分别对应3个8进制，输出“哪个灯该灭”的信号
74HC139×1	阶段选择器	选当前阶段的译码信号（低8位/中8位/高8位）	接收计数器进位信号，切换3个阶段的信号输入
74HC20×n	信号合并器	把多个译码信号合并，控制单个LED灭灯	每个LED对应1个与非门，只有专属状态信号输入时输出“灭灯指令”
共阴极LED×10	显示模块	按控制信号亮灭	阳极接与非门输出，阴极串1kΩ电阻接GND，高电平亮、低电平灭
函数发生器	时钟源	提供触发信号	输出1Hz方波（1秒1个状态切换，方便观察灭灯顺序）

三、核心模块设计：从24进制计数到LED灭灯的全流程

分4个模块拆解，每个模块有接线关键和验证方法，新手可分步实操：

模块1：24进制计数器（用2片74HC161实现）

设计思路：拆成“低8位（0_{7）+中8位（8}15）+高8位（16~23）”

接线步骤（关键引脚必看）

1. 低8位计数器（U1：74HC161）：

   • 电源：VCC（16）接5V，GND（8）接GND；
   • 使能：CEP（7）、CET（10）接VCC（允许计数）；
   • 清零：CR（1）接高电平（不清零），LOAD（9）接高电平（不置数）；
   • 时钟：CLK（2）接1Hz方波；
   • 输出：Q2_Q0（1412）接第1片74HC138的A2~A0（低8位状态），TC（11，进位端）接中8位计数器的CEP/CET（U2的7/10）。

2. 中8位计数器（U2：74HC161）：

   • 电源/使能：同U1，CEP/CET接U1的TC（U1计满8个状态时，TC=1，触发U2计数）；
   • 输出：Q2_{Q0接第2片74HC138的A2}A0（中8位状态），TC接高8位计数器的CEP/CET（U3的7/10）。

3. 高8位计数器（U3：74HC161）：

   • 电源/使能：同U1，CEP/CET接U2的TC（U2计满8个状态时，TC=1，触发U3计数）；
   • 清零：当U3计到3（Q1=1, Q0=1）且U2计到7（Q2=1, Q1=1, Q0=1）时，用74HC20与非门输出低电平接CR（1），实现24进制清零（0~23循环）；
   • 输出：Q1_{Q0接74HC139的A1}A0（阶段选择信号）。

功能验证

• 接示波器看U1~U3的Q输出：U1从000→111循环（8次），U2从000→111循环（8次），U3从00→10循环（8次），总共24次后清零，说明24进制正常。
  

模块2：阶段选择器（74HC139）

设计思路：用U3的Q1~Q0选3个8进制的译码信号

接线步骤

1. 电源与使能：VCC（16）接5V，GND（8）接GND，G2A/G2B（1/2）接GND（允许选择）；
2. 输入：A1_A0（32）接U3的Q1~Q0（阶段信号：00=低8位，01=中8位，10=高8位）；
3. 输出：Y0_Y2（46）分别接3片74HC138的G1（使能端），Y3（7）悬空（不用）；
   • 当A1A0=00（阶段1）：Y0=0，第1片138使能，其他2片禁用；
   • 当A1A0=01（阶段2）：Y1=0，第2片138使能；
   • 当A1A0=10（阶段3）：Y2=0，第3片138使能。
     

模块3：状态译码器（3片74HC138）

设计思路：每片138对应1个8进制，输出“哪个灯该灭”的信号

接线步骤（以第1片138为例，对应低8位阶段1）

1. 电源与使能：VCC（16）接5V，GND（8）接GND，G1（6）接74HC139的Y0（阶段1使能），G2A/G2B（4/5）接GND；
2. 输入：A2_A0（31）接U1的Q2_{Q0（低8位状态0}7）；
3. 输出：Y0_Y4（1511）接74HC20的输入（对应阶段1的5个灭灯状态：Y0=灭LED1，Y1=灭LED3，Y2=灭LED5，Y3=灭LED7，Y4=灭LED9），Y5~Y7悬空（阶段1用不到）。

其他2片138接线逻辑

• 第2片（中8位，阶段2）：Y0~Y4接74HC20，对应灭LED2、LED4、LED6、LED8、LED10；
• 第3片（高8位，阶段3）：Y0_{Y9接74HC20（需多片20级联），对应灭LED1}LED10。

模块4：LED驱动（74HC20+LED）

设计思路：每个LED对应1个74HC20，只有专属状态信号输入时，LED灭

接线步骤（以LED1为例）

1. 74HC20（与非门）：
   • 输入1：第1片138的Y0（阶段1灭LED1）；
   • 输入2：第3片138的Y0（阶段3灭LED1）；
   • 输入3~4：接高电平（不用，凑4输入）；
   • 输出：接LED1的阳极；
2. LED1：阴极串1kΩ电阻接GND；
   • 当阶段1Y0=0或阶段3Y0=0时，与非门输出1→LED1亮；
   • 当Y0=1（对应灭灯状态）时，与非门输出0→LED1灭。

其他LED接线逻辑

• LED3：接第1片138的Y1+第3片138的Y2；
• LED2：接第2片138的Y0+第3片138的Y1；
• 以此类推，确保每个LED只在专属状态下灭，其他状态亮。

四、新手必避4个坑（我踩过的错，你别犯）

1. 74HC161的进位端接反：把U1的TC接U2的CLK（ instead of CEP/CET），导致U2不计数，24进制变成8进制，灭灯顺序混乱；
2. 74HC138的使能端接错：忘了把G2A/G2B接GND，导致译码器不输出信号，所有LED一直亮；
3. LED没串限流电阻：直接接电源，LED瞬间烧了，必须串1kΩ电阻，阳极接与非门输出；
4. 74HC20的输入没接全：4输入与非门只接2个输入，其他输入悬空（ instead of 接高电平），导致输出不稳定，LED乱闪。

五、测试步骤：分模块验证，避免整体出问题

新手别直接连整体电路，按以下步骤测，出问题能快速定位：

1. 测计数器：断开译码器，接LED看U1_{U3的Q输出，是否0}23循环，24个状态后清零；
2. 测选择器+译码器：给74HC139手动输入A1A0（00/01/10），看对应138是否输出低电平（用万用表测Y0~Y7）；
3. 测单个LED：给对应138的Y端手动输入高电平，看LED是否灭，其他状态是否亮；
4. 测整体顺序：接1Hz时钟，观察LED是否按“奇灭→偶灭→依次灭”循环，24个状态后回到全亮。
   
   
   
   如图所示，我们的预计和演示结果相同，则奇偶数部分正确。