课程设简易彩灯控制电路.docVIP

目 录 摘要 1 一 方案论证 2 1.1 方案一 手动脉冲控制电路 2 1.2 方案二 自动脉冲控制电路 2 1.3 总体方案的选择 2 1.3.1 方案一 2 1.3.2 方案二 2 二 设计电路及其工作原理 3 2.1 设计方案 3 2.2 基本原理 3 2.2.1 系统框图 3 2.2.1 原理图 4 2.3 系统各部分工作原理 4 2.3.1 时钟电路的工作原理 5 2.3.2 分频电路的工作原理 7 2.3.3 状态机电路 8 2.3.4 移位输出电路 9 三 结论与展望 10 参考文献 11 附录一 12 附录二 13 附录三 14 附录四 15 摘要 现实生活中，大家都见过霓虹灯，它们闪烁着不同颜色的光，变换着不同的花型，在晚上煞是好看，是一种很好的照明娱乐工具。本设计就是采用电子元件制作的一个简易的具有四种花型变换的彩灯。 本电路系统由四部分组成，分别是：1）时钟振荡电路，由555定时器，电阻及电容构成；2）分频电路，由四位二进制计数器74LVC161组成，为D触发器提供时钟信号；3）状态机电路，由双D触发器组成；4）移位显示器，由双向移位寄存器74HC194和发光二极管组成，实现花型显示。 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，四位双向移位寄存器，四位二进制计数器，时钟振荡电路 一 方案论证 1.1方案一：手动脉冲控制电路 用移位寄存器控制彩灯的左右移动，用触发器和计数器组成周期性触发电路，而总体电路的CP脉冲用单刀双掷开关通过人工控制来实现。这种方案中CP的实现是由人工控制的，其周期不稳定，时大时小，对彩灯的花样变换视觉效果影响很大，不美观；而且不能实现电路的自动控制。 1.2方案二：自动脉冲控制电路 用移位寄存器来控制彩灯的左右移动，用触发器和计数器组成的周期性触发电路，而此电路中的CP脉冲用NE555定时器通过外接电路实现。此种电路的优点就是CP脉冲的频率稳定，彩灯花样变换的效果好，而且实现了自动控制，易于预期控制。 1.3总体方案的选择 1.3.1方案一： 优点是电路设计简单易行，但缺点较多,就是这种方案中CP的实现是由于人工控制的,其周期不稳定,时大时小，对彩灯的花样变换视觉效果影响很大，不美观;而且不能实现电路的自动控制。 1.3.2方案二: 此方案优点诸多，例如CP脉冲的频率稳定，彩灯花样变换的效果好，而且实现了自动控制，易于预期的控制。故选择方案二进行电路的设计与制作。 二 设计电路及其工作原理 2.1 设计方案 本电路系统由四部分组成： 1）时钟振荡电路 由555定时器，电阻及电容构成时钟振荡电路，为系统提供时钟； 2）分频电路 由四位二进制计数器74LVC161组成，为D触发器提供时钟信号，为状态机提供时钟； 3）状态机电路 由双D触发器74LS74组成； 4）移位显示器 由双向移位寄存器74HC194组成。 2.2 基本原理 2.2.1 系统框图 图2-1 系统框图 2.2.2原理图 图2-2 总原理图 2.3 系统各部分工作原理 2.3.1 时钟电路的工作原理 图2-3 555定时器的电路结构 555定时器的电路结构 555定时器的内部电路由分压器、电压比较器C1和C2、简单SR锁存器、放电三极管T和缓冲器G组成，其内部结构如图2-3所示，功能表如表2-1所示。 表2-1 555定时器功能表 输入 输出 阈值输入Vi1 触发输入Vi2 复位Rd 输出Vo 放电管T * * 0 0 导通 2Vcc/3 Vcc/3 1 1 截止 2Vcc/3 Vcc/3 1 0 导通 2Vcc/3 Vcc/3 1 不变 不变 555定时器构成时钟电路 当Vc上升到2VCC/3时，使Vo为低电平，同时放电二极管T导通，此时电容C通过R2和T放电，Vc下降。当Vc下降到VCC/3时，Vo翻转为高电平。当放点结束时，T截止，VCC将通过R1、R2向电容器C充电，Vc上升。当Vc上升到2VCC/3时，电路又翻转为低电平。如此周而复始，于是，在电路的输出端就得到一个周期性的矩形波。 电路的振荡频率为f=1.43/(R1+R2)C。此时f=1Hz。 2.3.2 分频电路的工作原理 74161是4位二进制同步加计数器。其中1脚是异步清零端，9脚是预置数控制端，P1、P2、P3、P4是预置数据输入端，CO是进位输出端，7脚和10脚是计数控制端。 由其功能表可知： 异步清零 当1脚为低电平时，不管其他输入端的状态如何，计数器将被直接置零； 同步并行预置数 在1脚接高电平的条件下，当9脚接低电平且有时钟脉冲CLK上升沿的作用下，P1、P2、P3、P4输入端的数据将分别