彩灯循环控制电路

课程设计(论文)

题目名称彩灯控制器

课程名称电子技术课程设计

学生姓名刘标

学号**********

系、专业电气工程系09电力一班

指导教师陈源

2011年12月9日

邵阳学院课程设计（论文）任务书

注：1．此表由指导教师填写，经系、教研室审批，指导教师、学生签字后生效；

2．此表1式3份，学生、指导教师、教研室各1份。

指导教师（签字）：学生（签字）：刘标

邵阳学院课程设计（论文）评阅表

学生姓名刘标学号0941201062

系电气工程系专业班级09级电力一班

题目名称彩灯控制器课程名称电子技术课程设计

二、指导教师评定

注：1、本表是学生课程设计（论文）成绩评定的依据，装订在设计说明书（或论文）的“任务书”页后面；

2、表中的“评分项目”及“权重”根据各系的考核细则和评分标准确定。

目录

摘要 (1)

1．选题背景 (2)

1．1 设计要求 (2)

1．2 指导思想 (2)

2．方案论证 (3)

2．1 方案说明 (3)

2．2 方案原理 (3)

3．电路的设计与分析 (4)

3．1 电路的总体设计 (4)

3．2 电路的原理框图 (4)

3．3 单元电路的设计与分析 (5)

3．3．1 多谐震荡电路的设计与分析 (5)

3．3．2 计数器电路的设计与分析 (6)

3．3．3 组合逻辑电路的设计与分析 (7)

3．3．4 重要的元件的分析 (7)

4．电路的安装与调试 (10)

5．设计的总结与体会 (11)

附录：元器件清单 (12)

参考文献 (13)

摘要

数字电子技术已经广泛地应用于计算机，自动控制，电子测量仪表，电视，雷达，通信等各个领域。例如在现代测量技术中，数字测量仪表不仅比模拟测量仪表精度高，功能高，而且容易实现测量的自动化和智能化。随着集成技术的发展，尤其是中，大规模和超大规模集成电路的发展，数字电子技术的应用范围将会更广泛地渗透到国民经济的各个部门，并将产生越来越深刻的影响。随着现代社会的电子科技的迅速发展，要求我们要理论联系实际，数字电子逻辑课程设计的进行使我们有了这个非常关键的机会。

每逢节日晚上都能看到街道旁都挂起五彩缤纷彩灯，给人一种节日的气氛。然而，彩灯作为我们生活中的一部分，我们既要知道其然，还要知其之所以然。因此，我们有必要去研究彩灯的工作原理。

数字电子技术课程设计也是培养学生综合运用所学知识，发现、提出、分析和解决实际问题，锻炼实践能力的重要环节，是对学生实际工作能力的具体训练和考察过程。

关键字：彩灯控制器、循环控制、电子电路仿真

1选题背景

1.1 设计要求

采用模拟电子技术，数字电子技术课程上学习的集成电路来设计有一定应用性的电路。不允许采用单片机。用集成电路设计一个彩灯控制电路，设计一个循环彩灯控制器。

控制红、绿、黄一组彩灯循环闪亮，变化的规律是：

全灭→红→红绿→绿→黄绿→黄→全亮→全灭→全亮→黄→黄绿→绿→红绿→红→全灭，如此往复循环。

1.2 指导思想

本设计将采用几个基本的数字集成的74系列（74163,74LS135,555、与非门）芯片来完成所需要的数字逻辑显示功能（在七段数码管上按依次显示特定的数字），依次循环的点亮红、绿、黄三个彩灯，通过他们不同组合的点亮、熄灭，从而组成有规律的变化的彩灯循环。本设计具有逻辑清晰、设计巧妙的特点，能很好的符合课程设计的要求。

2. 方案论证

2.1 方案说明

由于灯之亮灭规律是钟摆样的往复式，其变化规律是：全灭→红→红绿→绿→黄绿→黄→全亮→全灭→全亮→黄→黄绿→绿→红绿→红。变化过程中含有14个状态，故该控制电路可按常规设计一般时序逻辑电路的方法设计起控制器，即利用同步二进制计数器74LS163进行驱动，用两片74LS138译码器接成的4线——16线译码器通过与非门和或门逻辑电路的选通来实现这一控制功能，并且使红、黄、绿三盏灯发生如上往复循环的变化。

2.2 方案原理

首先可以看输出端的部分，输出端是控制三种灯的亮和灭，我们可以采用74LS138译码器然后和与非门共同控制输出。电路主要由记数部分、译码部分、输出逻辑电路部分和记数器加减控制部分组成。彩灯控制器有14个状态，但因为后半部分是前面部分的逆循环，所以可以由一个由带有加减控制的八进制记数电路来控制。所以可以利用74LS192和74LS74组成一个带加减控制的八进制记数器。.然后利用74LS138译码器将74LS192所输出的二进制代码转化成Y0~Y7八个高电平的输出.并控制后面的逻辑电路。最后利用74LS10和74LS20两种门非组成的逻辑电路,按照要求的亮灯顺序点亮红、绿、黄三种不同颜色的灯。从而实现设计要求。

3. 电路的设计与分析

3.1 电路的原理框图

基本原理是主根据上面的分析彩灯的14个状态，可以一个带加减控制的八进制来控制。74LS192是一个可实现加减的10进制计数芯片。把74LS192的输出送到译码芯片74LS138。而74LS138的Y0和Y7则作为74LS74的CP 控制触发器的翻转。再由触发器控制74LS192是加计数还是减速记数。总的输出由一根据彩灯的亮灯顺序而设计的逻辑电路来实现。框图1

图1 彩灯控制器原理框图 3.2 电路的protues 总体仿真图

加减 控制

带加减控制的计数器

译码器

彩灯输出

逻辑电路

脉冲信号源

3.3单元电路的设计与分析 3.3.1多谐震荡电路

555 定时器是一种模拟和数字功能相结合的中规模集成器件。一般用双极性工艺制作的称为 555，用 CMOS 工艺制作的称为 7555，除单定时器外，还有对应的双定时器 556/7556。555 定时器的电源电压范围宽，可在 4.5V~16V 工作，7555 可在 3~18V 工作，输出驱动电流约为 200mA ，因而其输出可与 TTL 、CMOS 或者模拟电路电平兼容。

555 定时器成本低，性能可靠，只需要外接几个电阻、电容，就可以实现多谐振荡器、单稳态触发器及施密特触发器等脉冲产生与变换电路。它也常作为定时器广泛应用于仪器仪表、家用电器、电子测量及自动控制等方面。它内部包括两个电压比较器，三个等值串联电阻，一个 RS 触发器，一个放电管 T 及功率输出级。它提供两个基准电压VCC /3 和 2VCC /3

时钟信号的产生方式很多，本电路设计使用555定时器，555定种双极型中规模集成电路，只要在外部配上几个适当的阻容。元件和适当的电路连接，就可构成多谐振荡器。该器件的电源电压为4.5V---18V ，驱动电流也较大，并能提供与ttl, MOS

图3-1 自激多谐振荡器电路和波形图

TH 6TR

2

DIS

7

V C C

8

R

4

Q

3

G N D

1

VC

5

VCC

Vo

C31R1

3K

RW

100K

R210K

C1103(a) 自激多谐振荡器电路

.

(b) 振荡波形

Vo

t

t

Vo

Tw T

V1

V2

V3

555

C210u F