花样彩灯的设计

西安电子科技大学

《数字电子技术》课程设计

题目花样彩灯的设计

学生姓名

专业班级11

学号

院（系）信息工程学院

指导教师

完成时间2013年11月28日

目录

1 设计内容及要求 (1)

1.1 设计内容 (1)

1.2 设计要求 (1)

1.3 主要参考元器件 (1)

1.4 电路原理 (1)

1.5 工作原理分析 (2)

2 方案设计 (3)

2.1 方案的设计 (3)

2.2 工作原理分析 (3)

2.3 方案设计 (4)

3 单元电路分析 (7)

3.1 时钟脉冲产生电路 (7)

3.2 周期的计算 (7)

4 焊接与调试及测试结果分析 (8)

4.1 焊接 (8)

4.2 调试 (8)

4.3 测试 (9)

5 总结 (10)

参考文献 (12)

附录1：元器件清单 (13)

附录2：实物图 (14)

1 设计内容及要求

1.1 设计内容

设计一四花样自动切换的彩灯控制器。

1.2 设计要求

(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)四亮四灭，从左向右移动。

(4)从1～8从左到右逐次点亮，然后逐次熄灭。

(5)四种花样自动变换。

1.3 主要参考元器件

芯片：555定时器，模十六计数器74LS161，双D触发器74LS74非门74LS04，四选一数据选择器74LS153，八位移位寄存器74LS164。

1.4 电路原理

彩灯控制器电原理。IC由555接成多谐振荡器。3由4位2进制计数器74LS93接成16进制计数器，其4个输出端可分别输出对计数脉冲的2、4、8、16分频信号。4是双D触发器74LS74，在这里接成两位2进制加法计数器。5是双4选l数据选择器74LSl53，这里只用了它的一组4选1数据通道。6是3位单向移位寄存器74LSl64，它是产生移动灯光信号的核心器件。驱动电路用8只三极管组成8路射随器作缓冲放大，去触发作电流开关的8只双向可控硅，以控制彩灯发光。电路的十5V电源由220V 至9V变压器降压，经D1至D4桥式整流，7805稳压后给控制

电路供电。

1.5工作原理分析

从多谐振荡器出来的脉冲信号分为两路：一路作为计数脉冲送到模十六计数器；另一路做为移位时钟脉冲加到移位寄存器。调节多谐振荡器的电阻可以改变震荡频率，即改变彩灯移动的速度，得到不同的动态效果。需要个脉冲源信号刺激，之后对于流水灯的移位功能可以采取寄存器来实现，本实验采用的是74LS198芯片。总体方案共分为6大块。第一块实现实现左移循环，第二块实现两两左移循环点亮，第三块实现交替闪烁，第四块实现向外扩散，第五块实现时钟信号的产生，第六块实现计数器。把四花样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：四种码产生电路、开关电路、数据输出、时钟电路。

多谐振荡器、双D触发器、数据选择器共同组成一个电子开关。多谐振荡器输出的计数脉冲经双D触发器两位二进制计数器，在它的两个输出端得到00、01、10、11四种逻辑状态。这四个状态作为数据选择器的四个数据通道选择信号，对应从模十六计数器输送到数据选择器的四个分频信号。其作用相当于一个受控的一刀四位的机械转换开关。当双D触发器输出为“00”时，数据选择器输出10000000序列脉冲，为八分频信号，实现花样一；为10时，数据选择器输出11000000序列脉冲，为八分频信号，实现花样二；为01时数据选择器输出11110000序列脉冲，为八分频信号，实现花样三；为11 时数据选择器输出1111111100000000

序列脉冲，为十六分频信号，实现花样四。调节开关电路的CP 脉冲产生电路的电阻，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。

2 方案设计

2.1 方案的设计

首先需要个脉冲源信号刺激，之后对于流水灯的移位功能可以采取寄存器来实现，本实验采用的是74LS198芯片。总体方案共分为6大块。第一块实现实现左移循环，第二块实现两两左移循环点亮，第三块实现交替闪烁，第四块实现向外扩散，第五块实现时钟信号的产生，第六块实现计数器。把四花样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：四种码产生电路、开关电路、数据输出、时钟电路。

2.2 工作原理分析

从多谐振荡器出来的脉冲信号分为两路：一路作为计数脉冲送到模十六计数器；另一路做为移位时钟脉冲加到移位寄存器。调节多谐振荡器的电阻可以改变震荡频率，即改变彩灯移动的速度，得到不同的动态效果。

多谐振荡器、双D触发器、数据选择器共同组成一个电子开关。多谐振荡器输出的计数脉冲经双D触发器两位二进制计数器，在它的两个输出端得到00、01、10、11四种逻辑状态。这四个状态作为数据选择器的四个数据通道选择信号，其作用相当于一个受控的一刀四位的机械转换开关。当双D触发器输出为00时，

数据选择器的输出端接移位寄存器的输入端，在时钟脉冲的作用下，数据在移位寄存器的八位并行输出端从0到7顺序移动。移动的八位控制信号直接控制发光二极管的亮灭，就出现了八路四花样自动循环切换的流水彩灯。

2.3 方案设计

方案一

功能九路流水灯控制器由振荡电路、十进制计数电路、显示电路等组成，振荡频率可以通过电位器调节，调节流水灯的流水速度，首先需要个脉冲源信号刺激，之后对于流水灯的移位功能可以采取寄存器来实现，四种码产生电路:由模十六计数器74LS161、与门74LS08和非门74LS04组成，计数器的四个输出端接组合逻辑门从而产生四种码。它的组成原理图如图2-1所示。

图2-1 方案一

原理说明：该九路流水灯控制器可控制9个灯轮流循环流水发光，流水速度可以调节。通电后，NE555及外围电路组成多谐