简易彩灯控制电路课程设计报告

目录摘要1

1 设计要求1

1.1设计课题1

1.2主要容1

1.3技术要求1

2 系统组成及工作原理2

2.1系统组成框图2

2.2工作原理分析3

3 电路方案设计3

3.1电路图设计3

4 单元电路设计4

4.1时钟脉冲产生电路4

4.2分频电路的工作原理6

4.3状态机电路7

4.4移位输出电路8

4.5桥式整流电路9

4.6发光二级管9

结束语10

致11

参考文献12

附录13

附录１：元器件清单13

附录２：输出状态编码13

附录３:元件引脚图14

附录４：元件功能表15

附录5：总设计图17

简易彩灯控制器电路

摘要

彩灯控制器是用来使彩灯按照一定的形式和规律闪亮，起到烘托节日氛围、吸引公众注意力的作用，它是一种很好的照明娱乐工具，应用前景较为广泛。本设计就是采用电子元件制作的一个简易的具有四种变换花型的彩灯控制器。

本电路系统由四部分组成，分别是：

（1）时钟振荡电路，555定时器构成多谐振荡器；

（2）分频电路，由四位二进制计数器74LS161组成，为D 触发器提供时钟；

（3）状态机电路，由双D 触发器组成；

（4）移位显示电路，由双向移位寄存器74194 和发光二极管组成，实现花型显示。

彩灯控制器实现方法多种多样，本次设计的这台彩灯控制器主要功能有：（1）可以控制8个以上的彩灯；（2）可以组成四种以上花型，并且每种花型能够连续循环两次，各种花型轮流显示。

本电路基于74系列简单逻辑门电路的组合，实现简易电子彩灯控制器电路，具有电路设计简单，成本低廉的特点。

关键词：时钟脉冲；分频；双D触发器；移位寄存器；计数器

1 设计要求

1.1设计课题

题目：简易彩灯控制器电路

1.2主要容

1.2.1 阅读相关文献。

1.2.2 学习电子制图软件的使用。

1.2.3 学会整理和总结设计文档报告。

1.2.4 学会如何查找器件手册及相关参数。

1.3 技术要求

1.3.1要求电路能够控制8个以上的彩灯。

1.3.2要求彩灯组成四种以上的花形，每种花形连续循环两次，各种花形轮流显示。

2 系统组成及工作原理

2.1系统组成框图

把四花型彩灯设计分为几个独立的功能模块进行设计,每一个模块完成特定的功能,再把它们有机的组织起来构成一个系统完成彩灯控制器的设计。系统可由四个模块组成，它们分别是：时钟产生电路、分频电路、移位显示电路、状态机电路。设计框图如图2.1所示：

图2-1 设计框图

第一部分，由555定时器构成时钟振荡电路，产生固定频率的脉冲；第二部分，由四位二进制计数器74LS161 组成分频电路，为D 触发器提供时钟，为状态机提供时钟；第三部分，采用双D 触发器74LS74 组成状态机电路，实现四种花样的轮流显示；第四部分，采用双向移位寄存器74LS194 组成移位输出电路。

2.2工作原理分析

由555定时器构成的时钟振荡电路产生固定频率的脉冲，一方面作用于由74161组成的分频电路，一方面作用于由74F194构成的移位输出电路，为他们提供时钟信号。由于74161是16分频计数器，故每十六个脉冲74LS161进位一次,致使触发器U1A翻转一次，而触发器U2A的3脚连接的是触发器U1A的5脚，实现了U1A的16分频和U2A的32分频。所以平均U1A翻转两次而U2A翻转一次。集成移位寄存器74194由个RS触发器及他们的输入控制电路组成，其中Ｓ1和Ｓ0是两个控制输入端。双Ｄ触发器的输出端改变Ｓ0,Ｓ1的值，实现左右移动控制。可组成U1A左移，U2A右移；U1A右移，U2A右移；U1A左移，U2A左移；U1A右移，U2A左移四种花型。每十六个脉冲每种花型恰好循环两次，而此时Ｄ触发器翻转，转换为下一种花型。

3 电路方案设计

3.1电路图设计

将各单元电路组织起来就得到了系统电路图，如附录Ｆ所示。本电路图设计简单、结构清晰，可分为时钟产生电路、分频电路、移位显示电路、状态机电路。555定时器构成时钟电路，由四位二进制计数器74LS161组成分频电路，由双向移位寄存器74194 和发光二极管组成移位显示电路，双D触发器构成状态机电

路。

4 单元电路设计

4.1时钟脉冲产生电路

用555定时器构成多

谐振荡器,电路输出便得

到一个周期性的矩形脉冲。电路图如图4.1所示:

图４-１ 由555定时器构成的多振荡器

555电路由电阻分压器、电压比较器、基本RS 触发器、放电管和输出缓冲器5个部分组成。它的各个引脚功能如下：

1脚：GND （或Vss ）外接电源负端VSS 或接地，一般情况下接地。

8脚：VCC （或VDD ）外接电源VCC ，双极型时基电路VCC 的围是4.5~16V,CMOS 型时基电路VCC 的围为3~18V 。一般为5V 。

3脚：OUT （或Vo ）或输出端。

2脚：TR 低触发器。

6脚：TH高触发器。

4脚：R是直接清零端。当R端接低电平，则时基电路不工作，此时不论TR、TH处于何电平，时基电路输出为“0”，该端不用时应接高电平。

5脚：CO(或VC)为控制电压端。若此端外接电压，则可改变部两个比较器的基准电压，当该端不用时，应将该端串入一只0.01mF电容接地，以防引入干扰。

7脚：D放电端。该端与放电管集电极相连，用做定时器时电容的放电。电阻分压器由三个5K的等值电阻串联而成。电阻分压器为比较器C1、C2提供参考电压，比较器C1的参考电压为2/3Vcc，加在同相输入端的参考电压比较后，其结果作为基本RS触发器R端的输入信号；低电平触发信号加在C2的同相输入端，与反相输入端的参考电压比较后，其结果作为基本RS触发器S端的输入信号。基本RS触发器的输出状态受比较器C1、C2的输出端控制。

接通电源后，电容Ｃ5被充电，当２管脚处的电压上升到２Ｖcc/3时，使Ｖo为低电平，同时放电三极管Ｔ导通，此时电容Ｃ５通过Ｒ２和Ｔ放电，Ｖc下降。当Ｖc下降掉Ｖcc/3时，Ｖo翻转为高电平。振荡器的振荡频率为1.43/(R1+R2+R2)C5。