简易彩灯控制器电路

1、 简易彩灯控制器电路郑州轻工业学院电子电路课程设计 题 目： 简易彩灯控制器电路 学生姓名： 专业班级： 学 号： 院 （系）： 指导教师： 完成时间： 简易彩灯控制器电路郑州轻工业学院课程设计（论文）任务书题目 简易彩灯控制器电路 专业 学号 姓名 主要内容、基本要求、主要参考资料等：主要内容1.阅读相关科技文献。2.学习protel软件的使用。3.学会整理和总结设计文档报告。4学习如何查找器件手册及相关参数。技术要求1. 要求电路能够控制8个以上的彩灯。2. 要求彩灯组成四种以上的花形，每种花形连续循环两次，各种花形轮流显示。主要参考资料1.何小艇，电子系统设计，浙江大学出版社，2001年

2、6月2.姚福安，电子电路设计与实践，山东科学技术出版社，2001年10月3.王澄非，电路与数字逻辑设计实践，东南大学出版社，1999年10月4.李银华，电子线路设计指导，北京航空航天大学出版社，2005年6月5.康华光，电子技术基础，高教出版社，2003年完 成 期 限： 指导教师签章： 专业负责人签章： 20 年 月 日简易彩灯控制器电路摘 要彩灯控制器是用来使彩灯按照一定的形式和规律闪亮，起到烘托节日氛围、吸引公众注意力的作用，它是一种很好的照明娱乐工具，应用前景较为广泛。本设计就是采用电子元件制作的一个简易的具有四种变换花型的彩灯控制器。本电路系统由四部分组成，分别是：（1）时钟振荡电路

3、，555定时器构成多谐振荡器；（2）分频电路，由四位二进制计数器 74LS161组成，为D触发器提供时钟；（3）状态机电路，由双 D 触发器组成；（4）移位显示电路，由双向移位寄存器 74194 和发光二极管组成，实现花型显示。彩灯控制器实现方法多种多样，本次设计的这台彩灯控制器主要功能有：（1） 可以控制8个以上的彩灯；（2）可以组成四种以上花型，并且每种花型能够连续循环两次，各种花型轮流显示。 本电路基于74系列简单逻辑门电路的组合，实现简易电子彩灯控制器电路，具有电路设计简单，成本低廉的特点。关键词：彩灯，十六计数器，时钟电路，二进制计数，四种码目 录摘 要I1 设计要求11.1 设计课

4、题11.2 基本要求12 系统组成及工作原理12.1 系统组成框图12.2 工作原理分析13 电路方案设计23.1 电路图设计24 单元电路设计24.1 时钟脉冲产生电路24.2分频电路的工作原理34.3状态机电路44.4移位输出电路45 心得体会5参考文献6附 录7附录：元器件清单7附录：输出状态编码8附录:元件引脚图9附录：元件功能表10附录5：原理图11III1 设计要求1.1 设计课题题目：简易彩灯控制器电路1.2 基本要求（一）要求电路能够控制8个以上的彩灯。（二）要求彩灯组成四种以上的花形，每种花形连续循环两次，各种花形轮流显示。2 系统组成及工作原理2.1 系统组成框图把四花型彩

5、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：时钟产生电路、分频电路、移位显示电路、状态机电路。设计框图如图2.1所示：显示电路 时钟振荡电路移位输出电路分频电路状态机电路 图2-1设计框图第一部分，由555定时器构成时钟振荡电路，产生固定频率的脉冲；第二部分，由四位二进制计数器 74LS161 组成分频电路，为D触发器提供时钟，为状态机提供时钟；第三部分，采用双D触发器 74LS74 组成状态机电路，实现四种花样的轮流显示；第四部分，采用双向移位寄存器74LS194 组成移位输出电路。

6、2.2 工作原理分析由555定时器构成的时钟振荡电路产生固定频率的脉冲，一方面作用于由74161组成的分频电路，一方面作用于由74F194构成的移位输出电路，为他们44提供时钟信号。由于74161是16分频计数器，故每十六个脉冲74LS161进位一次,致使触发器U1A翻转一次，而触发器U2A的3脚连接的是触发器U1A的5脚，实现了U1A的16分频和U2A的32分频。所以平均U1A翻转两次而U2A翻转一次。集成移位寄存器74194由个RS触发器及他们的输入控制电路组成，其中S1和S0是两个控制输入端。双D触发器的输出端改变S0,S1的值，实现左右移动控制。可组成U1A左移，U2A右移；U1A右移

7、，U2A右移；U1A左移，U2A左移；U1A右移，U2A左移四种花型。每十六个脉冲每种花型恰好循环两次，而此时D触发器翻转，转换为下一种花型。3 电路方案设计3.1 电路图设计将各单元电路组织起来就得到了系统电路图，如附录所示。本电路图设计简单、结构清晰，可分为时钟产生电路、分频电路、移位显示电路、状态机电路。555定时器构成时钟电路，由四位二进制计数器 74LS161组成分频电路，由双向移位寄存器 74194 和发光二极管组成移位显示电路，双D触发器构成状态机电路。4 单元电路设计4.1 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。电路图如图4.1所示:

8、54 图-由555定时器构成的多谢振荡器接通电源后，电容C5被充电，当2管脚处的电压上升到2Vcc/3时，使Vo为低电平，同时放电三极管导通，此时电容C5通过R2和T放电，Vc下降。当Vc下降掉Vcc/3时，Vo翻转为高电平。振荡器的振荡频率为1.43/(R1+R2+R2)C5。4.2分频电路的工作原理图4-274LS161引脚图74LS161是4位二进制同步加计时器。其中1脚是异步清零端，9脚是预置控制端，P0,P1,P2,P3是预置数据输入端，RCO是预置数据输入端，7和10脚是计数控制端。(1)异步清零：当1脚接低电平时，不管其他输入的状态如何，计数器直接清零。(2)同步并行预置数；在1

9、脚接高电平的条件下，当9脚接低电平且有时钟脉冲时P0,P1,P2,P3输入端的数据分别被Q0,Q1,Q2,Q3所接收。(3)保持：1和9脚同时接高电平，两个记数使能端有一个接低电平时，不管有无脉冲，记数器都保持原状态不变。(4)记数：当1,7,9,10管脚都接高电平时，计数器处于记数状态。当时钟电路产生16个脉冲时，计数器进位端进1，促使D触发器翻转或截止。4.3状态机电路图4-3状态机电路图状态机电路由两个D触发器组成。触发器U1A的5脚与触发器的U2A的3脚连接，从而实现U1A的16分频和U2A的32分频。D触发器为上升沿出发，当脉冲由低电平变为高电平时，D触发器发生翻转。本电路中，假设开

10、始时U1A的5脚为高电平，则U2A的3脚也为高电平，分频电路16拍进位一次，促使触发器U1A发生翻转使5脚变为低电平则U2A的3脚也变为低电平。当分频电路经过第二个16拍时，再次进位，U1A的5脚为高电平而此时U2A的2脚也再次变为高电，此过程中U2A经历了一个上升沿触发，翻转一次，从而实现四种花型的轮流变换4.4移位输出电路图4-4移位输出电路电路图集成移位寄存器74194由4个RS触发器及他们的输入控制电路组成，其中S1和S0是两个控制输入端,A、B、C、D是并行输入端。如表1所示，他们的状态组合可以完成四种控制功能，其中左移和右移两项是串行输入，数据是分别从左移输入端7引脚和右移输入端2

11、引脚送入寄存器中的。1引脚为异步清零。如图U1B,本电路中要求移位过程中数据不丢失，故采用将移位寄存器的最高位输出端15脚和最低位输入端2引脚连接以及让移位寄存器的最低位输出端12引脚和最高位输入端7引脚连接，形成环形计数器。从而实现四种花型的循环输出。表174194双向移位寄存器控制端的逻辑功能5 心得体会一周的课程设计，使自己收获很多，加深了对书上及老师所讲知识的理解。在本次电子课程设计的学习和研究过程中我感觉受益很深，不但让我懂得了许多理论知识，更给了我一个理论联系实际的机会，让我学到了许多书上学不到的东西。设计电路关键在于对设计要求的理解分析以及对基本电路相关知识的熟练掌握。设计电路时

12、，将总体的功能分成若干个功能单元来实现，是简化电路设计思路的很好方法；且搞清各个模块的功能与实现要求操作的具体方法，对电路故障的检查也是很有帮助。通过这次电子课程设计，我学到了很多东西，如查找资料，设计比较，从各种图中提取所需。此外，这次课设还让我们学到很多，也吸取了很多教训。以前感觉考试考得高分就是学到知识了，当真正自己动手去做时才认识到自己犯了多大的错误。在画原理图是需要用到protel，这有力的巩固了我们本学期刚学完的protel知识。理论学得再好如果不能用到实践中去等于没学。通过此次的课程设计，真正提高了我们动手能力，学会获取资料，活跃了自己的思维，巩固了我们所学的知识。最后，感谢此次

13、课程设计过程中一直给予我们支持与帮助的老师们，感谢您们的耐心指导！参考文献1谢自美 电子线路设计、实验、测试 华中理工出版社2王澄飞 电路与数字逻辑设计实践 东南大学出版社 3何小艇 电子系统设计 浙江大学出版社 4姚福安 电子电路设计与实践 山东科学技术出版社 5编委会 灯光控制应用电路集萃 机械工业出版社 6李银华 电子线路设计指导 北京航空航天大学出版社7康华光 电子技术基础 高教出版社8徐国华 模拟及数字电子技术实验教程 北京航空航天大学出版社附 录附录：元器件清单元件种类数量74LS194个74HC06个74LS161个74LS74个NE555个30K电阻个35K电阻个1K电阻个LED发光二极管个整流桥个1000uF电容个10uF电容个0.1uF电容个0.33uF电容个100uF电容个附录：输出状态编码节拍脉冲编码D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 D8花型一花型二花型三花型四1000000000000000000000000000000002000100011000000110001000000110003001100111100001111001100001111004011101111110011111101110011111105111