彩灯循环控制器的设计与制作

1、彩灯循环控制器的设计与制作一、设计任务书1、题目彩灯循环控制器的设计与制作2、设计任务1）彩灯能够自动循环点亮2）彩灯循环显示且频率快慢可调。3）该控制电路具有8 路以上的输出。3、设计目的通过本设计熟悉中规模集成电路进行时序电路和组合电路设计的方法，掌握彩灯循环控制器的设计方法。4、参考设计方案方案一：1）课题的分析此电路主要由三部分组成，其整体框图如图（一）所示。振荡电路计数译码驱动电路显示电路图（一）2）方案论证与实现（1）振荡电路主要用来产生时间基准信号（脉冲信号）。因为循环彩灯对频率的要求不高，只要能产生高低电平就可以了， 且脉冲信号的频率可调， 所以采用 555 定时器组成的振荡器

2、， 其输出的脉冲作为下一级的时钟信号，电路如图（二）所示。V C CR15V1 kohm8 U 14V CCR 2R ST1 kohm73D SOUT62T HRR 3T R51k Ohm50 %C O NKe y=aGND5 5 5_ V RTUAL1C2C10.0 1 uF0.1 uF555 定时器组成的振荡电路图（二）（2）计数器 / 译码分配器计数器是用来累计和寄存输入脉冲个数的时序逻辑部件。在此电路中采用十进制计数/分频器4017 ，它是一种用途非常广泛的电路。其内部由计数器及译码器两部分组成，由译码输出实现对脉冲信号的分配，整个输出时序就是O0、 O1、 O2 .O9 依次出现与时

3、钟同步的高电平，宽度等于时钟周期。4017 有 3 个输入端（ MR、CP0 和 CP1），MR 为清零端，当在MR 端上加高电平或正脉冲时，其输出O0 为高电平，其余输出端（O1-O9）均为低电平。CP0和 CP1 是 2 个时钟输入端， 若要用上升沿来计数，则信号由CP0端输入； 若要用下降沿来计数，则信号由CP1端输入。设置2 个时钟输入端，级联时比较方便，可驱动更多二极管发光。4017 有 10 个输出端（ O0O9）和 1 个进位输出端 O5-9。每输入 10 个计数脉冲， O5-9就可得到 1 个进位正脉冲，该进位输出信号可作为下一级的时钟信号。由此可见，当4017 有连续脉冲输入

4、时，其对应的输出端依次变为高电平状态，故可直接用作顺序脉冲发生器。4017 的管脚仿真图如图（三）所示。其测试电路及波形如图（四）图（五）所示。注意在用 multisim 仿真软件时，含有CMOS时，电源作VDD。U 13O021 4O1C P 04O21 37C PO3110O41O55O66O791 5O811MRO912 O 5940 17BD图（三）4017的管脚仿真图U 1XL A131O021 4O1C P 04O21 37O3C P110V 1O411 0 0 0Hz 5 VO55O66O79F1 5O8C Q TMR11O912 O 5940 17BD图（四）4017的功能测试

5、电路图图（五）（3）显示电路主要由发光二极管组成，当4017 的输出依次输出高电平时，驱动发光二极管也依次点亮，产生一种流动变化的效果。发光二极管要求驱动电压小一点，一般在左右， 电流在5mA左右。彩灯的循环速度由脉冲源频率决定。R、C构成微分电路，用于上电复位。如有兴趣也可以把发光二极管换成颜色的彩灯，这样循环直民来就更好看了。整机电路如图（六）所示。V C C5 VC 2R 11 u F1 kohm8U 1151314R 34V C CCPU 2R 4MRR ST0CP11 k oh m40 17BD3 0 0 o hm73D SOU TO5-96O9O8O7O6O5O4O3O2O1O02

6、T HR96517423121110R 2T R51 kOh m5 0 %C ONLED1LED 3Key=aGN D555_VIRTUALLED2LED5LE D7LE D91LED 10LED 4LED 8C 3LED 6C 10.1 u F0. 0 1 uF彩灯循环控制器图（六）V C C5 VC 31u FR 11k oh m8U 11513144V CCR 2CPU 3R S TMRCP101k oh m7340 1 7BDOU TD SO5-96O9O8O7O6O5O4O3O2O1O0T H R212119651107423R 3T R51k Oh m5 0 %C O NKey =

7、 aGND15 55 _ VIRTUALX 1X 2X 3X 7X 9C 2C 1X 102.5 V2.5V2.5V2.5V0.01uF0.1 uFX 42.5 V2.5 V2.5VX 5X 6X 82.5V2.5V2.5V彩灯循环控制器（彩灯显示）方案二1、电路组成该循环控制电路由555 定时器、同步4 位二制计数器74163 和 4 线 16 线译码器 / 分配器 74154 组成。2、电路原理与实现电路中 555 定时器组成多谐振荡器，输出一定频率的矩形脉冲。74163 是同步 4 位二进制计数器，当输入周期性脉冲信号时，其输出为二进制数形式，并且随着脉冲信号的输入，其输出在0000 1

8、111之间循环变化。通过4 线16线译码器74154，其16 条输出线按照74163 所加的二进制数依次变成低电平，哪条输出线为低电平，与它相连的发光二极管就亮。因任一时刻，只有1 个发光二极管亮，故所有16 个发光二极管只接1 个限流电阻。该电路的 16 个发光二极管若组成一个环状， 则发光二极管依次点亮时， 就像一个光环在滚动一样，可用在灯光布置或装饰上。其整体电路设计与仿真如图（八）所示。VCCR45V300ohmU2R11U31kohmCLR198U1LOAD0214VCC10153R3RSTENTRCO21kohm37472ENP3OUT56DISCLK4THR14623235TRI

9、AQAA7136R24225QB81kOhmBB50%12217CON5Key = aQC9GNDCC208611555_VIRTUALDQDD101974163N11C310C10.01uF13110.1uF14121518&1316G1141917G21574154N由555定时器、74163同步二进制计数器、74154（4线-16线）译码器组成的循彩灯整体电路说明：电路中555定时器组成多谐振荡器，输出一定频率的矩形脉冲。74163 是同步4位二进制计数器，当输入周期性脉冲信号时，其输出为二进制数形式，并且随着脉冲信号的输入，其输出在0000-1111 之间循环变化。通过4线-1

10、6线译码器74154 ，其16条输出线按照74163 所加的二进制数依次变成低电平，哪条输出线为低电平，与它相连的发光二极管就亮。因任一时刻，只有1个发光二极管亮，故所有16个发光二极管只接1个限流电阻。方案三：1、电路组成：该电路是由555 定时器、12 位二进制计数器4040 和3 位二进制译码器74LS138组成。2、电路原理与实现4040 是12 位异步二进制计数器，它仅有2 个输入端，即时钟输入端cp和清零端CR。输出端为Q0-Q11。当清零端MR为高电平时，计数器输出全被清零；当清零端MR 为低电平时，在CP脉冲的下降沿完成主数。74LS138 是 3线-8线译码器，具有3 个地址

11、输入端A、B、C 和3 个选通端G1、 G2B、G2A 以及8 个译码器输出端Y0-Y7。用555 定时器组成多谐振荡器，输出频率为f=101HZ。由4040分频后，低3 位Q2、Q1、 Q0 的输出分别接在74LS138译码器的C、 B、 A3 端。从而使其输出端Y0-Y7驱动的发光二极管顺序循环亮与灭。R11 0 ko hmR31 0 ko hmC10.47 uF说明输出平时输出闪的R 2VCC3 0 0 o hm5 VU 1101 1C P8U3M R4V C C9O0R S T73O17OUT6U 2D S6O2511 52TH RO3Y 0A31 42T RO4Y 1B5231 3O

12、5Y2C O N4C1 2GN DO6Y31 31 1555_VIRTUALO7Y411 2&1 06C3O8Y51 44G190.01 uFO9G2 AY61 557O10G2 BY7O11174LS138D4040BD由 555定进器、 4040（12 位异步二进制计数器）、74LS138 组成的彩灯循环电路： 4040是12 位异步二进制计数器，它仅有2 个输入端，即时钟 输入端 cp和清 零端CR 。端为Q0-Q11 。当清零端MR 为高电平时，计数器输出全被清零；当清零端 MR为低电，在C P 脉冲的下降沿完成主数。 555定时器中，输出频率=1.43/(R1+2R3)C。 从而可调节频率的大小。可控制彩灯闪的快慢程