四色循环彩灯控制器汇总文档格式.docx

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（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；

0.01μf涤纶电容2个；

0.1μf电解电容2个；

1kΩ电阻8个；

510Ω电阻8个；

30kΩ电阻2个；

2MΩ电阻1个；

1MΩ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的输入端加入。

IC6在移位时钟脉冲的控制下，其Q0~Q7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（QA~QC）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（V1—V8）和8个双色发光二级管（LED1-8）组成。

总电路图的设计

4.1工作原理

显示电路

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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位单向移位寄存器集成电路IC6。

LED显示电路由电阻器R3~R18、晶体管V1~V8、共阴彩灯LED1~LED8组成。

接同直流电源+5V，供给IC1~IC6。

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，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（QA~QC）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Q0~Q7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

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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

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