彩灯控制器设计

课程设计名称：电子技术课程设计题目：彩灯控制器设计

学期：2013-2014学年第2学期

专业：电气工程及其自动化

班级：

姓名：

学号：

刘桂芬指导教师：

辽宁工程技术大学课程设计成绩评

定表

课程设计任务书

一、设计题目

彩灯控制器设计

二、设计任务

1.有六只LED彩灯

2.控制顺序是：全亮---奇数灯依次灭---偶数灯依次灭---依次亮—依次灭---全亮—全灭

3.彩灯点亮时间为0.5S。

三、设计计划

电子技术课程设计共1周。

第1天：选题，查资料；

第2天：方案分析比较，确定设计方案；

第3～4天：电路原理设计与电路仿真；

第5天：编写整理设计说明书。

四、设计要求

1. 画出整体电路图。

2. 对所设计的电路全部或部分进行仿真，使之达到设计任务要求。

3. 写出设计说明书。

指导教师：刘桂芬

日期：2014年6月18日

摘要

近年来，由于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。因此用集成电路来实现更多更复杂的器件功能则成为必然。

现代生活中，彩灯越来越成为人们的装饰品，它不仅能美化环境，渲染气氛，还可用于娱乐场所和电子玩具中，现以该课题为例进行分析与设计可编程的彩灯控制的电路很多，构成方式和采用的集成片种类、数目更是五花八门，而且有专门的可编程循环彩灯控制电路。绝大多数的彩灯控制电路都是用数字电路来实现的，

例如，用中规模集成电路实现的彩灯控制器主要用计数器，译码器，分配器和移位寄存器等集成。本次设计的可编程彩灯控制电路就是用寄存器、计数器和译码器等来实现，其特点是用发光二极管显示，实现可预置编程循环功能。

关键词：集成电路；计数器；译码器；

目录

1 综

述 ........................................................ (1)

2 方案设计与分

析 (2)

3 电路设计框图及功能描

述 (3)

4 电路原理设计及参数计

算 (4)

4.1 21进制计数

器 (4)

4.2 5-32译码

器 (4)

4.3 真值

表 (5)

5 各单元电路的制

作 (6)

5.1 21进制计数器的实

现 (6)

5.2 5-32译码器的实

现 (7)

5.3 控制电路的实

现 (7)

5.4 电路图及仿

真 (8)

6 课程设计体

会 (9)

参考文

献 (10)

辽宁工程技术大学电子技术课程技术

综述1

随着科学技术的发展以及人民生活水平的提高，在生活中使用彩灯作为一种装饰越来越流行，彩灯既可以增强人们的视觉效果，又可以增添节日气氛，为人们的生活增添了亮丽的色彩。现代数字电子技术的发展逐渐趋向于小型化，快速化，精确化，控制使用简易方便的方向发展。在数字电子技术广泛应用的阶段，人们追求贯彻整个系统的自动化设计，整个过程通过集成块完成自动控制，提高了设计的质量和效率，大大降低了故障产生的机会。1

彩灯控制器设计

2 方案设计与分析

方案一：利用两片十六进制计数器74LS161设计一个21进制计数器，用从0到20种状态来控制这21种状态，然后通过译码器翻译成可以实现的高低电平。最后写出这21种状态和计数器数字对应的真值表，计算出逻辑式，便可实现所要求的彩灯控制。该方案思路简单明确，控制产生的现象明显，稳定，易于实现。方案二：利用两片十进制计数器74160设计一个40进制计数器，再用个位的0到9输出状态与十位的0到3四种输出状态通过逻辑器件构成LED灯的控制电路，实现彩灯的亮灭控制。该方案LED灯的控制电路比较复杂，逻辑门器件容易出现延迟，竞争冒险风险，从而影响对LED灯的控制结果。

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3 电路设计框图及功能描述

按课程设计题目来看，要求实现彩灯的21种状态（开始灯全部亮1种状态，奇数的灯依次灭3种状态，偶数的灯依次灭3种状态，然后依次亮6种状态，依次灭6种状态，然后再全亮1种状态，全灭1种状态，共21种）。

此处可以用一个21 进制的计数器实现，从0到20 种状态来控制这21 种状态（00000－10110），然后把计数器用译码器译成可以实现的高低电平。再写出这21种状态和计数器数字对应的真值表，计算出逻辑式，便可实现题目要求的彩灯控制。

由上分析可知需要一个21进制的计数器，然后需要一个5-32译码器，然后在由门电路连接LED灯。

总体设计思路图如下所示：

各时个23钟5-32门脉LED进电冲制译路信计码灯的号数器

连电器

接路

整体设计方案的框图1.1 图

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4 电路原理设计及参数计算

4.1 21 进制计数器

21进制计数器是由两个16进制计数器构成，并且将21进制计数器的每个状态输出，令其对应LED的每一种状态。

21 进制计数器：用2 片74LS161（具有异步清零，同步置数的功能）扩展成21进制计数器，采用并行进位方式、整体置数法。因为计数器需要23种状态（00000-10100），所以先用两片74LS161连接成256（16*16）进制计数器，然后在输出为10100（20）时，用与非门来控制两计数器的LDN端预置数到零，完成一次完整的循环计数。

4.2 5-32 译码器

5线-32线译码器是由5片74LS138译码器实现，它的扩展原理同用2片74LS138进行4线—16线扩展类似。正常的5线-32线译码器应该需要5片74LS138译码器来扩展实现，但由于本设计中要求控制彩灯变化的状态只有23种，故只需要用4片74LS138即可实现5线-24线的译码功能，左边的一片74LS138芯片用于控制选择右边的三片74LS138芯片的工作或者锁定状态，右边的三片74LS138芯片每片都可控制八种输出状态，共可控制输出24种状态，而题目要求为21种，所以能满足题目的要求。当接通时，先通过左边的芯片控制右边芯片的使能端来控制其是否工作，然后右边的芯片再进行移位变化控制终端LED彩灯的状态，从而实现21种状态的循环。

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4.3 真值表

由21进制计数器输入一个五位二进制数（00000－10110），输出彩灯所对应的状态（1表示灯亮，0表示灯灭），对应的真值表如下：

表4-3 真值表

1 1 1 19 1 1 1