四色循环彩灯控制器汇总文档格式.docx

1、（二）彩灯控制器，能控制 8路彩灯完成 4 种花样的循环变换：1）彩灯一亮一灭，从左向右移动；2）彩灯两亮两灭，从左向右移动；3）彩灯 4 亮 4灭，从左向右移动；4）各路彩灯从左向右逐路全部点亮后，又从右向左逐路熄灭第二章、所用元件清单74LS93N （四位二进制加法计数器） 1 个； 74HC164N （单向移位寄存器） 1 个； 74HC153 （双 4 选 1 数据选择器） 1 个； 74LS74 （双 D 触发器） 1个； 双色发光二极管 8 个；NPN 型三极管（ 9013） 8 个 555 定时器 2 个； 0.01f涤纶电容 2 个； 0.1 f电解电容 2 个； 1k 电阻

2、8 个； 510 电阻 8 个； 30k电阻 2 个； 2M 电阻 1 个； 1M 电阻 1 个； 2M（粗调）电位器 1 个 1M （粗调）电位器 1 个 万能板 1 个； 万用表 1 个； 导线若干条；方案设计与单元设计近年来，由于中，大规模集成电路的迅速发展，使得数字逻辑电路的设计发 生了根本性的变化。 在设计中更多的使用中。 大规模集成电路 ，不仅可以减少电 路组件的数目，使电路简捷，而且能提高电路的可靠性，降低成本。因此，双色 三循环方式彩灯控制器总体方案设计如下：1.据总的功能和技术要求， 把复杂的逻辑系统分解成若干个单元系统， 单元的数 目不宜太多，每个单元也不能太复杂，以方便检

3、修。2.个单元电路由标准集成电路来组成，选择合适的集成电路及器件构成单元电路。3.各个单元电路间的连接，所有单元电路在时序上应协调一致，满足工作需求， 相互间电气特性应匹配，保证电路能正常，协调工作。3.1 基本原理设计任务中所要求的 4 种循环方式并不复杂，用中小规模集成电路就能实 现。本控制应由方式选择，振荡器，控制电路等组成，其框图如图 1 所示：图1 四路循环方式彩灯控制器框图3.2 单元电路1）计数器、数据选择器和位移寄存器本控制器的核心器件为计数器、数据选择器和位移寄存器，分别采用 TTL 中 规模集成电路 74LS93（ 4位二进制加法计数器） 74LS153（双 4选1数据选择

4、器） 和 74LS164（单向位移寄存器）计数器 IC3通电工作后，对输入的计数脉冲进行计数分频处理， 从其 QA（12 脚）、QB（9 脚）QC（8脚）、QD（11脚）分别输出计数脉冲的 3 次，4 次，8 次， 16 次分频信号。数据选择器 IC5 相当于一个受控的单极 4 位转换开关。当双 D 触发器 IC4 输出的逻辑状态数据为“ 00”时， IC5的6脚与 7脚之间的开关接通，其输出端 输出 2次分频信号。当 IC4输出的逻辑状态数据为“ 11”时，IC5的3脚与 7脚 之间的开关接通，其输出端输出 16 分频信号。数据选择器 IC5 第 7 脚输出的数据信号从位移寄存器 IC6 的

5、输入端加入。IC6 在移位时钟脉冲的控制下，其 Q0Q7 输出端输出灯光控制信号。当某输出端输 出高电平时， 该输出端外接的晶体管都导通， 该路彩灯被点亮。 例如位移寄存器 IC6的Q1端输出高电平时， V2导通，第 2路彩灯 LED2点亮。2）振荡器振荡器有多种振荡器电路，图 4 所示的振荡器比较简单常用，其中（ a）图 为 CMOS非门构成的振荡器，（ b）图为石英晶体构成的振荡器， （ c ）图为 555 构 成的多谐振荡器。 CMOS非门构成的振荡器的振荡周期 T=1.4RC，555 构成的振 荡器的振荡周期 T=0.7（R1+2R2）C。我们最终是选择了 555 构成的振荡器，因为

6、555 使用起来方便、简单。图 2CMOS非门构成的振荡器（ a ）图 2 石英晶体振荡器（ b ）图 2555 构成的多谐振荡器（ c ）多谐震荡器 IC1震荡工作后，从 IC1 的3脚输出低频震荡信号， 一路 作为 4 位二进制加法计数器 IC3 的计数脉冲，另一路作为单向位移寄存器 IC6 的移位时钟脉冲。而。多谐震荡器 IC2震荡工作后，从 IC2的3脚输出超低频震荡信号， 作为 双 D 触发器 IC4 的计数脉冲。（3）控制电路控制电路我们也想了两种方案，一种是手动控制 4 种花样，另一种是用中 规模集成芯片来控制 4 种花样。我们选择了第二种方案。第一种方案是用由单刀掷开关控制 4

7、选 1数据选择器的两个控制端 A和 B， 从而控制 4 种循环方式，每种方式用单色发光二极管指示 .第二种方案是用一个双 D 触发器来控制数据选择器的 AB端，如图（ 3）图（3）双 D 触发器 IC4 对输入的计数脉冲进行两位二进制计数后，从其两个输出 端（5脚和 9脚）产生 4个逻辑状态数据（即“ 00”、“01”、“10”、“11”），这个 状态作为 IC的 4个数据通道选择信号， 对应于 IC2 振荡器 IC3输出端（QAQC） 输出的 4 个分频信号。（ 4） LED 显示电路LED 显示电路由若干个限流电阻（ R3-R18 ）、 8 个晶体管（ V1V8） 和 8 个双色发光二级管

8、（ LED1-8 ）组成。总电路图的设计4.1 工作原理显示电路8该彩灯控制器由电源电路、多谐震荡器 A 、多谐震荡器 B、十六进制分频计 数器、两位两进制加法计数器、 4 选 1 数据选择器、移位寄存器和 LED 显示电 路组成。多谐震荡器 A 由时基集成电路 IC1 和电阻器 R1、电位器 RP1、电容器 C5、 C6组成。多谐震荡器 B由时基集成电路 IC2和电阻器 R2、电位器 RP2、电容器 C7、C8 组成。十六进制分频计数器电路采用 4 位二进制计数器集成电路 IC4。4 选 1 数据选择器电路采用双 4 选 1 数据选择器集成电路 IC5 。 移位寄存器电路采用 8 位单向移位

9、寄存器集成电路 IC6。LED 显示电路由电阻器 R3R18、晶体管 V1V8 、共阴彩灯 LED1LED8 组 成。接同直流电源 +5V，供给 IC1IC6 。从多谐震荡器 IC1 的3脚输出低频震荡信号，一路作为 IC3的计数脉冲，另一路作为 IC6 的移位时钟脉冲。IC3 通电工作后，对输入的计数脉冲进行计数分频处理，从其 QA（12脚）、 QB（9 脚） QC（ 8 脚）、QD（11脚）分别输出计数脉冲的 3次，4 次， 8次，16 次分频信号。多谐震荡器 B 震荡工作后，从 IC2 的 3 脚输出超低频震荡信号，作为 IC4 的计数脉冲。IC4 对输入的计数脉冲进行两位二进制计数后，

10、从其两个输出端（ 5 脚和 9 脚）产生 4 个逻辑状态数据（即“ 00”、“01”、“10”、“11”），这个状态作为 IC 的 4 个数据通道选择信号，对应于 IC3 输出端（ QAQC）输出的 4 个分频信号。IC5 相当于一个受控的单极 4 位转换开关。当 IC4 输出的逻辑状态数据为 “00”时，IC5的6脚与 7脚之间的开关接通，其输出端输出 2次分频信号。当 IC4输出的逻辑状态数据为“ 11”时， IC5 的3脚与 7脚之间的开关接通，其输 出端输出 16 分频信号。IC5 第 7 脚输出的数据信号从 IC6 的输入端加入。 IC6 在移位时钟脉冲的控 制下，其 Q0Q7 输出端输出灯光控制信号。当某输出端输出高电平时，该输出 端外接的晶体管都导通，该路彩灯被点亮。调整 RP1 的阻值，可以改变多谐震荡器 A 的震荡频率，从而改变灯光的移动速度，得到不同的动态灯光效果调整 RP2 的阻值，可以改变 IC2 输出脉冲的周期，从而改变 IC5 内开关电 路的切换时间，改变选择每种花样出现时间的长短。4.2 仿真的总电路图10总电路图参考文献1、张庆双主编，灯光控制应用电路集粹，机械工业出版社2、余孟尝主编，数字电子技术基础简明教程（第三版），高等教育出版社3、从宏寿、李绍铭编著，电子设计自动化 Multisim 在电子电路与单片机 中的应用，清华大学出版社11