流水灯说明书

流水灯说明书
The Standardization Office was revised on the afternoon of December 13, 2020
目录
目录 (2)
1 设计的意义 (3)
2 设计思路 (3)
设计目标 (3)
设计方案 (3)
仿真软件 (3)
3 电路设计 (3)
四种码产生电路 (3)
彩灯自动转换控制电路 (5)
花样输出电路设计 (5)
各种芯片管脚图 (6)
4 总体电路仿真 (7)
电路器件清单 (7)
总体电路仿真 (7)
仿真结果 (8)
5 总结 (9)
致谢 (14)
参考文献 (15)
多路彩灯控制器电路的设计
摘要：四花样自动切换的彩灯控制器第一种花样为彩灯一亮一灭，从左向右移动；第二种花样为彩灯两亮两灭，从左向右移动；第三种花样为彩灯四亮四灭，从左向右移动；第四种花样为彩灯1到8从左到右逐次点亮，又从左到右逐次熄灭。

4种花样自动变换，循环往复。

CP1直接控制驱动LED的芯片的移位脉冲端以及二进制计数器以便输出4个分频信号，CP2控制双 D触发器，其输出的信号作为下一级数据选择器的输入信号，数据选择器产生的信号直接驱动闪动演示电路。

CP2也可调节RW2改变其输出脉冲周期，可以改变开关的切换时间，用以选择每种花样出现时间的长短，实现灯光闪烁的双重控制。

关键词：四花样、时钟脉冲、自动转换、控制器、数据选择器。

1设计的意义
新中国成立后，彩灯艺术得到了更大的发展，特别是随着我国科学技术的发展，彩灯艺术更是花样翻新，奇招频出，传统的制灯工艺和现代科学技术紧密结合，将电子、建筑、机械、遥控、声学、光导纤维等新技术、新工艺用于彩灯的设计制作，把形、色、光、声、动相结合，思想性、知识性、趣味性、艺术性相统一，自贡灯会这门古老的艺术更加绚丽多彩。

2设计思路
设计目标
本设计目标是彩灯四花样自动切换，我们预计要设计第一种花样为彩灯一亮一灭，从左向右移动；第二种花样为彩灯两亮两灭，从左向右移动；第三种花样为彩灯四亮四灭，从左向右移动；第四种花样为彩灯1到8从左到右逐次点亮，又从左到右逐次熄灭。

四种花色自动变换，循环往复。

设计方案
采用了八位右移寄存器74LS164实现八个彩灯的向右移动，从它的右移输入端输入四种码来实现它的四种花样。

四种码可通过模十六计数器74LS161的输出端接与门74LS08和非门74LS04产生。

花样自动转换则是把四种码输入四选一数据选择器74LS153 的四个输入端，它的地址输入端接双D触发器74LS74的两个输出端，74LS74可产生四种循环的状态，从而实现彩灯的自动转换。

仿真软件
Multisim
3电路设计
四种码产生电路
根据彩灯要实现的四花样，可确定移位寄存器输出的二进制码，即四种码产生电路要产生的码，如表3-1所示：
表3-1四种码
要产生这四种码可由十六进制计数器接组合逻辑门产生，十六进制计数器真值表如表3-2所示：
表3-2十六进制计数器真值表
由表分析得：Z1=Q3Q2Q1 Z2=Q3Q2 Z3=Q3 Z4=Q4
彩灯自动转换控制电路
要实现彩灯四花样的自动转换，就要使四选一数据选择器74LS153循环地输出Z1、Z2、Z3、Z4，也就要使它的地址输入端输入四种状态并循环转变，可 用双D 触发器实现。

双D 触发器的两个输出端Q1、Q2的状态方程为：
= =
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 1 1 0 0 1 1 1 1 0 0 0 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1
0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 1 0 0 1 1 1 1 0 0 0 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 1
1 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 1
1 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1
1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1
设双D触发器的初始状态Q1Q2=00，由Q1、Q2的状态方程可得，Q1、Q2的状态变换顺序为00—>01—>11—>10—>00，实现四分频。

用双D触发器的输出端Q1、Q2控制选择器的地址输入端，使数据选择器自动选择一种码输出，实现彩灯花样的自动控制。

令Q1Q2=AB，74LS153数据选择器的功能表如表3-3所示：
表3-3 74LS153数据选择器的功能表
由表可知，数据选择器的地址输入端A、B循环转变，输出端1Y循环选择四种码Z1、Z2、Z3、Z4输出，使彩灯的四花样自动循环改变。

花样输出电路设计
输出电路由八位移位寄存器74LS164、八个彩灯构成。

寄存器的数据输入端接收开关电路输出的四种码，这四种码在移位寄存器的八位并行输出端从QA 向QH移动，输出四种彩灯花样。

当输入移位寄存器数据输入端的码为时，清零后在移位脉冲CP的作用下，寄存器数码移动情况如表3-4所示：
表3-4寄存器数码移动情况表
7 0 0 0 0 0 0 0 1 0
8 0 0 0 0 0 0 0 0 1
由表可看出，输入码中的那位高电平“1”从寄存器的输出端QA经八个移位脉冲CP作用后逐渐到了QH，使输出端所连接的彩灯依次点亮，实现了彩灯依次点亮的花样。

当输入另外的三种码时，寄存器的数码移动原理相似。

各芯片管脚图
1.模十六计数器74LS161，芯片管脚图如图3-1所示：
2.双四选一数据选择器74LS153，芯片管脚图如图3-2所示：
位移位寄存器74LS164，芯片管脚图如图3-3所示：
图3-1
图3-2
图3-3
4总体电路仿真
电路器件清单
表4-1 电路器件清单表
种类原件个数种类原件个数
芯片74LS161
74LS153
74LS74
74LS164
74LS04
74LS08 1
1
1
1
1
1
芯片74LS161
74LS153
74LS74
74LS164
74LS04
74LS08
1
1
1
1
1
1
发光二极管8
总体电路仿真
图4-1总体电路仿真图
仿真结果
由于是用Multisim进行仿真，对电路的时间把控不如EWB，而且我们也没有使用555定时器，再将时钟信号改成10Hz后，Multisim的传递函数显示每亮一盏灯，而在仿真过程中也出现了与设计不相符的结果，在经过团队的讨论后认为是由于74LS153和74LS164接在一起后，一个输出端的信号给了两个输入端，而参考两个元件的真值表，发现同一个控制信号，不同的输入信号会导致不同的结果。

总结
设计电路关键在于对设计要求的理解分析以及对基本电路相关知识的熟练掌握。

设计电路时，将总体的功能分成若干个部分来实现，是简化电路设计思路的很好方法；且搞清各个模块的功能与实现要求操作的具体方法，对电路故障的检查也是很有帮助。

通过这次设计，学到了很多东西，如查找资料，设计比较，从各种图中提取所需。

此外，这次课设还让我们学到很多。

也吸取了很多教训。

真正提高了动手能力，学会获取资料，活跃了自己的思维，巩固了所学知识。

花样彩灯控制器的设计是对数字电路逻辑设计知识的实践运用，加深了对知识的理解。

致谢
本设计在选题及研究过程中得到杨全丽老师的悉心指导。

杨老师多次询问设计进度，并为我指点迷津，帮助我开拓研究思路，精心点拨、热忱鼓励。

杨老师一丝不苟的作风，严谨求实的态度，踏踏实实的精神，不仅授我以文，而且教我做人。

对杨老师的感激之情是无法用言语表达的。

通过这次课程设计，使我得到了一次用专业知识、专业技能分析和解决问题全面系统的锻炼,使我在数字电路的基本原理以及在常用设计思路技巧的掌握方面都能向前迈了一大步，为日后成为合格的应用型人才打下良好的基础。

我在指导老师杨老师的精心指导和严格要求下，获得了丰富的理论知识，极大地提高了实践能力，并对当前电子领域的研究状况和发展方向有了一定的了解，这对我今后进一步学习数字电路方面的知识有极大的帮助。

在此，我忠心感谢杨老师指导和支持。

在未来的工作和学习中，我将以更好的成绩来回报老师。

还应该感谢那些一起在实验室艰苦奋斗的同学们，正是因为有他们的陪伴，我们才能废寝忘食的一直钻研下去，在遇到问题的时候我们也一起交流经验解决问题。

在论文即将完成之际，我的心情无法平静，从开始进入课题到论文的顺利完成，有多少可敬的老师、同学、朋友给了我无言的帮助，在这里请接受我诚挚的谢意!
参考文献
[1]童诗白华英成.模拟电子技术基础第四版高等教育出版社
[2]阎石.数字电子技术基础.北京高等教育出版社,第五版。