双色三循环方式彩灯控制器]

数字电子技术课程设计双色三循环方式彩灯控制器

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目录

一、摘要 (3)

二、课题构思 (3)

三、方案设计 (4)

四、单元设计 (5)

五、电路工作原理 (9)

六、体会 (9)

七、参考文献 (10)

一、摘要

循环彩灯的电路很多，循环方式更是五花八门，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。

二、课题构思

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。

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。

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：

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。

图2 CC4514引脚图 表1 CC4516功能表

四、单元设计 1、 LED 显示电路

LED 显示电路如图3所示。

O 15 O 14 O 13 O 12 O 11 O 10 O 9 O 8

O 0 O 1 O 2 O 3 O 4 O 5 O 6 O 7

图3 LED 显示电路

O 0）~O 15为译码器的输出。4514共有16个输出，而双色发光二极管只有8个，因此每两个输出接同一个发光二极管，接法如图3所示。发光二极管为双色三极发光二极管，其限流电阻有3种连接方法（16个限流电阻，8个限流电阻，1个限流电阻），本控制器采

CP CE UP/DN PL MR 功能

× × × 1 0 置数，既把数P3P2P1P0送O3O2O1O0中 × × × × 1 清零，即O3O2O1O0全为零 × 1 × 0 0 不计数，即O3O2O1O0保持不变 0 1 0 0 加数器

减数器

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。

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：

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，即加法计数到O15时变为减法计数，减法计数到O0再变为加法计数，这可用触发器控制计数器的UP/DN端来实现。

图5所示为由D触发器构成的二分频电路，O15和O0作为时钟信号，一个时钟触发器的状态翻转一次。图6（b）是利用D触发器的直接置“1”端和直接置“0”端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5（c）RS 输入为高电平有效，因此O15和O0可直接作为S与R的输入。图5（d）输入为低电平有效，O15，O0反向后作为触发器输入。除以上几种电路外，也可以直接用RS触发器或JK触发器来