数电课程设计四花样彩灯控制器

课程设计说明书

课程设计名称：____________ 数字电路课程设计____________

课程设计题目：四花样彩灯控制器________________

学院名称：信息工程学院____________________

专业：通信工程班级：110422

学号：姓名：陈粤龙

评分：_________________ 教师：_________________

20 13 ____ 年_9_ 月23 日

数字电路___________ 课程设计任务书

20 12 —20 13 学年第1 学期第19周一20周

是进行复杂设计的基础

本次课程设计要设计一个四花样彩灯控制器。首先要分析设计要求，从要实

现四花样入手推导出要使用的芯片。可通过八位右移寄存器

74LS164实现八个彩

灯的向右移动，从它的右移输入端输入四种码来实现它的四种花样。根据四种花 样确定这四种码，可通过模十六计数器

74LS161的输出端接与门74LS08和非门

74LS04产生。要实现彩灯的自动转换，把四种码输入四选一数据选择器

74LS153

的四个输入端，它的地址输入端接双 D 触发器74LS74的两个输出端，74LS74可 产生四种循环的状态，从而实现彩灯的自动转换。时钟信号由两个

555产生，一

个产生周期为0.721秒的矩形脉冲控制模十六计数器 74LS161和八位右移寄存器 74LS164,另一个产生周期为14.01秒的脉冲控制双D 触发器。当彩灯完成一种花 样时，双D 触发器输出状态改变，数据选择器选择另一种码输出，彩灯变为下一 种花样，直到完成四种花样再循环变化。

经实验验证，所设计的四花样彩器能完成四花样变换， 每一种花样循环两次, 四种花样不断循环。

关键字：时钟脉冲 分频 自动转换 控制器 数据选择器

组一表二份，课程设计小组组长一份；任课教师授课时自带一份备查。

2、课程设计结束后与“课程设计小结”、“学生成绩单”一并交院教务存档

注：1、 此表一

设计都能运用到它的原理。本次设计的四花样彩灯控制器是其中较简单的，但这

彩灯控制器有着非常广泛的运用，如：LED 彩灯，音乐彩灯控制器，二维彩灯控制器等等，现简单介绍如下：

随着人们生活环境的不断改善和美化，在许多场合可以看到彩色霓虹灯。LED 彩灯由于其丰富的灯光色彩，低廉的造价以及控制简单等特点而得到了广泛的应用，用彩灯来装饰街道和城市建筑物已经成为一种时尚。但目前市场上各式样的LED彩灯控制器大多数用

全硬件电路实现，电路结构复杂、功能单一，这样一旦制作成品只能按照固定的模式闪亮，不能根据不同场合、不同时间段的需要来调节亮灯时间、模式、闪烁频率等动态参数。优易LED全彩灯光控制系统由Color Edit编辑软件、主控器、分控器和LED光源组成，广泛应用于城市景观、风景名胜、道路桥梁、建筑轮廓、娱乐场所、户外广告、室内装饰等美化、亮化工程。

二维彩灯控制器可控制五路彩灯逐行递增点亮，再逐行递减熄灭。若将一定数量的彩色灯组合联接，就能营造出平面上色彩变化的场景，这比通常控制一条线上的色彩流动更加丰富绚丽。控制器采用数字集成块，外围元器件少、电路结构简单，只要元器件完好、装接无误，装后无须调试即可一举成功。

音乐彩灯控制器是专用于卡拉ok厅KTV包房的彩灯控制设备，其最大优点是不与电视音响等设备有任何连接，本设备通过检测包房里的环境音频信号强弱来控制通过彩灯的电流大小（即亮暗程度）来烘托娱乐的兴趣的目的，也就是随着声音的大小而使彩灯闪烁，歌声和彩灯一起跳动，从而让唱歌人激情高涨，留连忘返。

本课题研究的是四花样彩灯控制器，应用的是数字逻辑电路的有关知识，是进行复杂设计的基础，对进行复杂彩灯设计具有指导意义。

第一章设计要求

1.1 设计课题及要求

（一）题目：四花样彩灯控制器

（二）基本要求：设计一四花样自动切换的彩灯控制器，要求实现

(1)彩灯一亮一灭，从左向右移动；

(2)彩灯两亮两火，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;

⑸四种花样自动变换。

NE555定时器，四位二进制计数器 74LS93,双D 触发器74LS74,四选一数据选

择器74LS153,八位移位寄存器74LS164

第二章系统组成及工作原理

2.1 系统组成框图

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。设计框图如图

2.1所示：

3.

数据输出电路：由八

位移位寄存器 74LS164和八个彩灯组成，选择输出的每一种码 输入到寄存器的数据输入端，使码在寄存器的八个输出端自左向右移动，

实现彩灯的花样

4. 时钟电路：由两个 555和电阻电容组成，构成两个多谐振荡器，一个周期为 0．721

D

秒，控制计数器和寄存器，另一个周期为14.01秒，控制双D触发器。

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。调节多谐振荡器的滑动变阻器可以改变震荡频率，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，对应从模十六计数器输送到数据选择器的QA QB QC QD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” “ 10” “01” “ 11”

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Q0到Q7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。

第三章单元电路设计与计算

3.1 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：

图3.1.1 用555定时器构成多谐振荡电路

其震荡周期为：

T =0.7*( R1 +2*R2 )* C1

要用两个555产生两个时钟脉冲,一个控制74LS93组成的模十六计数器和八位移位寄