广东工业大学彩灯循环控制课程设计

摘要

在我们生活中，在商业中心，休闲广场，随处可见各式各样的彩灯，这些彩灯自动循环完成花式变换，彩灯绚丽多彩，其实都是由一系列的彩灯构成的，无论颜色各异还是花式多样，赏心悦目的背后，都是的电路设计控制，或采用单片机程序，或使用逻辑电路实现。本课程设计采用几块74系列数字芯片等设计的电路，按照一定次序逐次一个或者多个点亮和熄灭。设计的电路应用到了数字逻辑电路，在一定的逻辑下自动运行。本次实验要求进行多花样自动切换的彩灯控制器设计，彩灯从右到左,然后从左到右逐次点亮,全灭全亮等六种花型，这六种花样自动变换,循环往复，而且具有按键快慢两档调节，变阻器连续调节两种快慢调节方式，还有复位，暂停/开始按键功能。该实验将会用到脉冲信号产生电路、计数电路、控制电路、移位寄存电路及其他门电路和显示彩灯。

关键词：彩灯循环自动运行六种花型快慢调节功能

1 设计任务目的与要求

1.1 设计任务目的

1.在课程设计过程中，计算参数和查阅设计资料、学习仿真软件.

2.掌握移位寄存器的移位，置位功能设计方法。

3.掌握TTL集成电路驱动发光二极管的设计方法。

4.掌握数字电路的设计，安装和调试。

1.2 设计任务要求

1. 8路彩灯能够自动循环点亮；

2. 要有多种花型变化（至少设计6种）；

3. 多种花型可以自动变换，循环往复；

4. 彩灯循环显示分为快慢两种方式可以选择；

3. 该控制电路应有启动、停止和复位按钮。

说明：在六种花型中必须包含以下三种基本花型，其它三种任意发挥

基本花型一：从左至右逐次点亮至全亮，逐次熄灭至全熄

基本花型二：从右至左逐次点亮至全亮，逐次熄灭至全熄

基本花型三；全亮→全熄→全亮→全熄→全亮→全熄，共六个节拍

扩展花型一：8路灯分两半，从左至右依次渐亮，全亮后从左至右依次渐灭

扩展花型二：从中间到两边对称地逐次渐亮，全亮后从中间到两边逐次渐灭扩展花型三：8路灯分两半，从右至左依次渐亮，全亮后从右至左依次渐灭

2 模块及其原理介绍

2.1 计数器74161

74161型四位同步二进制可预置计数器的外引线排列

图及其逻辑符号，其中CLRN是直接清零端，LDN是

预置数控制端，A3A2A1A0是预置数据输入端，EP和

ET是计数控制端，是计数输出端，RCO是进位输出端。

功能表如下所示：

2.2 移位寄存器74194

74194是四位双向移位寄存器，其中ABCD的并行输入端，CLRN是直接置零端，S0,S1是移位控制端，SLSI,SRSI是移

位进位端，QA~QD是四路输出端。功能表如下：

2.3 双D触发器7474

74LS74内含两个独立的上升沿双D触发器，每个触发器有数据输入D、置位输入PRN复位输入CLRN、时钟输入CLK和数据输出Q。PRN和CLRN的低电平使输出预置或清除，而与其它输入

端的电平无关。当PRN、CLRN 均无效（高电平式）时，符合建立时间要求的D数据在CP上升沿作用下传送到输出端。

功能表如下：

2.4 数据选择器74151

74LS151是一种典型的集成数据选择器。74LS151有三个地址端A2 A1 A0。可选择D0～D7八个数据，具有两个互补输出端W和Y 。功能表如下：

2.5 NE555

NE555 （Timer IC）为8脚时基集成电路。

5脚经0.01uF电容接地，比较器C1和C2的比较电

压为：UR1=2/3VCC、UR2=1/3VCC。当VI1＞2/3VCC，

VI2＞1/3VCC时，比较器C1输出低电平，比较器C2

输出高电平，基本RS触发器置0，G3输出高电平，

放电三极管TD导通，定时器输出低电平。当

VI1＜2/3VCC，VI2＞1/3VCC时，比较器C1输出高

电平，比较器C2输出高电平，基本RS触发器保持

原状态不变，555定时器输出状态保持不来。

当VI1＞2/3VCC，VI2＜1/3VCC时，比较器C1输出

低电平，比较器C2输出低电平，基本RS触发器两

端都被置1，G3输出低电平，放电三极管TD截止，

定时器输出高电平。当VI1＜2/3VCC，

VI2＜1/3VCC时，比较器C1输出高电平，比较器C2

输出低电平，基本RS触发器置1，G3输出低电平，

放电三极管TD截止，定时器输出高电平。

3 设计方案

（

3.1 设计思想

电路共分四大模块：（1）时钟信号模块；（2）节拍控制模块；（3）计数模块；（4）演示模块。

时钟信号产生采用555定时器组成的振荡器，产生高低电平，且脉冲信号的频率可调。节拍控制模块用一片双D触发器7474和一片数据选择器74151构成，把节拍脉冲进过D触发器后节拍脉冲分了一倍频，相当于慢一个节拍，把快慢节拍输入数据选择器74151的D0,D1,然后把B、C端接地，A端用自锁开关控制接高电平还是低电平，就可以达到节拍快慢的选择。计数模块用两片计数器74161连接，低位进位输入高位的ST，连成256进制计数器，花型演示模块用两片移位寄存器74194来控制8盏LED彩灯，并用与非门将输出的控制信号输入到74194的S1,S2,SR,SL端来控制不用花型的演示。。

3.2 设计框图

3.3 流程图

3.4 各单元电路原理图整体电路图：

时钟信号产生电路图：

节拍控制电路图：

计数器电路图

花型演示电路：

4 实验结果与数据分析

4.1 测试步骤

1.时序仿真、功能仿真；

2.下载到DE2板验证；

4.2 实验现象

时序仿真