双色三循环彩灯控制器1

PL=1
UP/ DN=1 UP/ DN=0 UP/ DN=1
起始计数（置“1000” ） 加数器 O15时计数器 O0时计数器 本循环彩灯控制器方式A的设计难点就是控制电路（循环功能能否实现在于控制
电路是否起作用）。要实现循环功能，计数器既要加法计数，也要减法计数， 即发加器法控计制数计到数器O1的5时U变P/为DN减端法来计实数现，。减法计数到O0再变为加法计数，这可用触
1：陈晓文主编.电子线路课程设计.北京：电子工业出版社，2004 2：李银华主编.电子线路设计指导.北京：北京航空大学出版社，2005 3：《数字电子技术基础》——阎石 高等教育出版社 4：《电工与数字技术基础》——河南城建出版社 5：《模电数点基础实验及Multisim7.0仿真》——朱维婷 浙江大学出版社 6：《数字电路设计与制作》——（日）汤山俊夫 科学出版社 7：《模拟电路与数字电路》——寇立 电子工业出版社 8：《数字集成电路》（第二版）——拉贝艾 电子工业出版社 9：《数字电路实验及课程设计指导书》——郁汉琪 中国电力出版社
图2 CC4514引脚图
CP CE UP/DN PL MR 功能
×× ×
10
×× ×
×1
×
×1 00
↑0 1 ↑0 0
00 00
表1 CC4516功能表
置数，既把数P3P2P1P0送 O3O2O1O0中 清零，即O3O2O1O0全为零
不计数，即O3O2O1O0保持不变
加数器 减数器
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四、单元设计
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花八门，而且有专门的可编程彩灯集成 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电路主要用计数 器，译码器，分配器和移位寄存器等集 成。本次设计的双色循环彩灯控制器就 是用计数器和译码器来实现，其特点用 双色发光二极管，能发红色和绿色两色 光。
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二、课题构思
通过电子线路课程设计，我了解了电子产品设计的一般过程，掌握电子线路设计的基础方法和 一般过程，能用仿真软件对电子线路进行仿真设计，能用Portel等软件绘制PCB图，掌握了 电子线路调试的方法，能独立解决设计与调试过程中出现的一般问题，能正确选用元器件与 材料，能对所设计电路的指标和性能进行测试并提出改进意见，能查阅各种有关手册和正确 编写设计报告。
学校中教过《模拟电子技术基础》和《数字电子技术基础》，我已经具有了一定的理论基础， 实践技能和自学能力。在复习和课程设计任务有关的单元电路，理清头绪，按照电子电路的 一般设计步骤进行设计。虽然有点困难，途中不知道碰到了多少难题，由于是自己解决的， 所以在解决这些实际难题中得到很大的提高。
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七、参考文献
图6为与非构成的微分型单稳态电路，其中Cd，Rd为微分电路，当ui为窄脉冲触发时， Cd和Rd可省略。O15的下降沿作为单稳态电路的触发信号，因此O15要经微分和限幅后 再触发单稳态电路。延时时间有RC决定。
555构成的单稳态电路如图7所示，C1R1和VD起微分限幅作用。因此本电路要求低电平 触发，没有触发的时候555的第2脚要为低电平，所以要接R2，对于R1和R2的阻值比要 求比较严格，要保证没有触发的时候第2脚电压大于1/3VDD,触发的时候电压小于 1/3VDD。延时时间由RP和C2决定。
1、基本原理 设计任务中所要求的3种循环方式并不复杂，用中小规模集成电路就能实现。 本控制应由方式选择，振荡器，控制电路，延时电路，蜂鸣器等组成，其框 图如图1所示：
方
控
式
制
选
电
择
路
振荡器
计 数 器
译
码
LED
器
显
示
延时电路
蜂鸣器
图1 双色三循环方式彩灯控制器框图
2、计数器和译码器 本控制器的核心器件为计数器和译码器，分别采用CMOS中规模集成电路CC4516和 CC4514。CC4516为16脚双列直插的中规模集成可预置数的4位二制加/减计数器（单时 钟），其引脚如图2所示。CC4516有5中功能：置数，清零，不计数，加计数，减计数， 具体功能如表1所示。CC4514是4为锁存/4线—16线译码器，其输出为高电平有效。 CC4514具有数据锁存，译码和禁止输出3种功能。数据锁存功能由EL端施加电平实现， EL=0时，O0 ~O15保持EL置“0”前的电平；禁止端）E为高电平时，O0~O15全为低电 平；因此，CC4514作为译码器使用时，EL应接高电平，E应接低电平，CC4514的外引 脚如图3所示。
1、 LED显示电路
LED显示电路如图3所示。
O15
O14
O13

O12
O11
O10
O9
O8
O0
O1
O2
O3
O4
O5
O6
O7
图3 LED显示电路
O0）发~O光15二为极译管码，器接的法输如出图。34所51示4。共发有光16二个极输管出为，双而色双三色极发发光光二二极极管管只，有其8个限，流因电此阻每有两3种个连输接出方接法同（一1个6 个限流电阻，8个限流电阻，1个限流电阻），本控制器采用8个限流电阻的方法。发光二极管的极 限电流一般为20~30mA，发光二极管的压降约为2V，通过发光二极管的电流可取为10~15mA，以 保证发光二极管有足够的亮度，而且这样又不易损坏发光二极管。
E=1 O7时延时
在设计时要注意，要求是在同一个电路中通过方式选择来实现3种循环功能，而不是设计3个 电路。3种循环方式要互相隔离，如按方式A工作时则不能有方式B现象出现，因此可采用双
向模拟开关CC4066进行隔离。
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五、电路工作原理
I的用U选CPU。择2/计PD当方/N数D计式＝N器数A0=置1，，器,j数指计计到“示数数”1L器器10E10递1从D018””减“,灯，O计1亮电105数＝0，源0。1V接”，开D通V1始9D瞬导计2导间通数通，，，，C开C2同2短关充时路刚电I，接结C触通4束A发倒瞬后器通间，直，C触4接触短发置发路器零器，RR＝翻IC＝0转2的 ，1，，不P即L起＝I作C1，2 IUU通灯始选CPP， 全 终择2//计DD当 部 在方NN数O熄 置式＝ 一器1灭 数B51直从置，，“，为高数指计I1一0电C“示数08，平C10灯器导0”计变，0L从通0E数为延””D，，器低迟91C亮0电始电T结0，源1终0平导束”V接递开时通时D通增始2，，，0顺导计计触蜂E间通＝数数发鸣，，0。，单器，C开当I稳响2计C光短计态4。数A刚路数断电延又接，到开路迟从通触“，，时“瞬发1DII11CC触1间器01640输C”发R，时导0＝出器”C，开通41变输短，O始，为出路1触计P5＝L高不，发数＝1电变P器，。1L，平，直＝IC计，接18，B数E置导=器1零, ， 零器电输发选，从 平 出 射择“电 变 全 级方0源 到 为 输式0接 低 低 出C0，0通 电 电 脉”指开瞬 平 平 冲示始间 时 ， 信灯计I， ， 号CL数触 送C4EB2，D导发到短1当0通单双路亮计，稳色，，数延态发触开器迟电光发关到时路二器刚“计，级R接＝0数管I通1C11器，，61瞬输”清使时触间出零8，发，为盏，O器C高灯73I直＝短C电四接71路与平灯，置，非，红因零M门E闪I，＝RC输四＝8U1A出灯，导1P，/脉绿I通DCI冲N闪，3C的＝2信。当计O1号延O数，0～，7迟器计从OV结清数高1T52 束，计数器又从“0000”开始计数
图器5的所状示态为翻由转D触一发次器。构图成6（的b二）分是频利电用路D，触O发15器和的O直0作接为置时“钟1”信端号和，直一接个置时“钟0”触端发 来实现触发器的状态转换。图5（c）和（d）是由门电路组成的基本RS触发器， 图（也可5d）（以输c直）入接R为S用低输R电S入触平为发有高器效电或，平JO有K1触5效，发，O器因0反来此向实O后1现5和作。O为经0触可实发直践器接，输作图入为5所。S与示除R的以的几上输种几入电种。路电图都路5能外， 达到控制的作用。
1、用中小规模集成电路设计一台彩灯控制器。用计数器和译码 器设制作一个双色三循环方式彩灯控制器。 2、控制器有8路输出，每路用双色发光二极管指示。 3、控制器有3重循环方式： 方式A：单绿左移---单绿右移---单红左移---单红右移； 方式B：单绿左移---全熄延时伴声音； 方式C：单红右依---四灯红闪，四灯绿闪延时。 4、由单刀掷开关控制3种方式，每种方式用单色发光二极管指示。 5、.两灯点亮时间约在0.2～0.6S间可调，延时时间约在1～6S 间可调。 6、要求用10V电源设计。
系 部：电信工程系 专 业：电子信息工程技术专业 班 级：G0732班 成 员：孔丽佳 吴吉 吴贇轶 唐军伟 指导教师：过建芬
论文框架
• 一、摘要 • 二、课题构思 • 三、方案设计 • 四、单元设计 • 五、电路工作原理 • 六、体会 • 七、参考文献
一、摘要
循环彩灯的电路很多，循环方式更是五
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六、体会
在课程设计的过程中，较多的时间是用来查阅资料，图书馆的资料很有限，所以一般通过网上 查阅。
在调试过程中，故障是不可避免的，或者正如老师所说没有故障反而还不正常。产生故障的原 因很多，情况也很复杂，有的是一种原因引起的简单故障，有的上多种原因相互作用引起的 复杂故障，因此需要掌握故障的一般诊断方法，故障诊断过程就是以故障现象出发，通过反 复测试，做出分析判断，逐步找出故障的过程。对于一个复杂的系统来说，要在大量的元器 件和线路中迅速，准确地找出故障是件很不容易的事。要通过对原理图的分析，把系统分成 不同功能的电路模块，通过逐一测量找出故障模块，然后再对故障模块内部加以测量找出故 障，查找故障，分析故障和排除故障，这样可以提高我分析问题和解决问题的能力，因此， 我把它看成是一次好的学习机会。
2、振荡器 振荡器有多种振荡器电路，图4所示的振荡器比较简单常用，其中（a）图为CMOS非门 构成的振荡器，（b）图为555构成的振荡器。CMOS非门构成的振荡器的振荡周期 T=1.4RC，555构成的振荡器的振荡周期T=0.7（R1+2R2）C。
图4振荡器
3、触发器 循环方式A的设计思路如下：
（a）
（b）
（c）
图5 触发器控制电路
（d）
4、延时电路
循环方式B的设计思路如下：
循环方式B的设计思路如下：
PL=1
UP/ DN=1
置1000
加计数器
E=1 O15时延时
延时电路可采用单稳态电路，O15的下降沿作为单稳态电路的触发信号。根据功能要求。 可采用微分型单稳态电路，555构成的单稳态电路及分立元器件构成的单稳态电路，而 下降沿触发的与非构成的微分型单稳态电路和555构成的单稳态电路较为理想。
图6微分型单稳态电路
图7 555构成的单稳态电路
在循环方式C中，要实现单红右移，计数器应从“0000”开始递增，因此应先清零再加法计数。 根据计数器和译码器本身无法使输出实现四灯红闪，四灯绿闪，因此，可通过延时电路给8 个双色发光二极管加上振荡信号来解决。方式C的循环过程可表示为:
MR=1 消零
UP/ DN=1 加计数器
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三、方案设计
近年来，由于中，大规模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。 大规模集成电路，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，双色三循 环方式彩灯控制器总体方案设计如下： 1，根据总的功能和技术要求，把复杂的逻辑系统分解成若干 个单元系统，单元的数目不宜太多，每个单元也不能太复杂， 以方便检修。 2，每个单元电路由标准集成电路来组成，选择合适的集成电 路及器件构成单元电路。 3，考虑各个单元电路间的连接，所有单元电路在时序上应协 调一致，满足工作需求，相互间电气特性应匹配，保证电路 能正常，协调工作。