课程设计--八路彩灯

1、 第 1 页江西工业工程职业技术学院江西工业工程职业技术学院 前言前言: :由于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，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。因此用集成电路来实现更多更复杂的器件功能则成为必然。随着社会市场经济的不断繁荣和发展，各种装饰彩灯、广告彩灯越来越多地出现在城市中。在大型晚会的现场，彩灯更是成为不可缺少的一道景观。小型的彩灯多为采用霓虹灯电路则不能胜任。在彩灯的应用中，装饰灯、广告灯、布景灯的变化多种多样，但就其工作模式而言，做成各种各样和多种色彩的灯管，或是以日光灯、白炽灯作为光源，另配大型广告语、宣传画来达到效果。这些灯的控制设备多为数字电路。而在现代生活中，大型楼宇的轮廓装饰或大型晚会的灯光布景，由于其变化多、功率大，数字长明灯、流水灯及变幻灯。长明灯的特点是只要灯投入工作，负载即长期接通，一般在彩灯中用以照明或衬托底色，没有频繁的动态切换过程，因此可用开关直接控制，不需经过复杂的编程。流水灯则包括字形变化、色彩变化、位置变化等，其主要特点是在整个工作过程中周期性

2、地花样变化。这种多彩灯控制器电路可靠性，灵活性高，使用范围广，特别适合中小城市的交通灯、霓虹灯等的应用。而且，它对其他类似系统的开发具有一定的借鉴意义。LED 彩灯由于其丰富的灯光色彩，低廉的造价以及控制简单等特点而得到了广泛的应用，用彩灯来装饰街道和城市建筑物已经成为一种时尚。彩灯广泛应用于流水灯、跑马灯、鸳鸯戏水灯、流水灯。此课题设计具有很大现实意义，LED 彩灯广泛应用于商业街广告灯，也可作为歌厅、酒吧照明灯，在超大屏 LED 设计中也应用了此类的设计思想，随着近几年 LED 技术的不断发展 LED 发光亮度得到了很大提高。本课题内容属于软件电路的设计与应用方面，实现过程包括总体方案的提出比较及选择、电路原理设计、元器件（芯片）参数计算。针对现在彩灯的广泛应用，可见彩灯循环是今后提高节假日气氛的重要因素之一，它的发展深度将更为广泛，使用率将会大幅度提高。本课题设计的八路彩灯循环控制电路，在今后的生活中，在投入生产时，可以是多路彩灯，将集成芯片级联使用，扩展其功能。本设计是由时钟信号发生器电路、序列信号发生器电路和移位输出显示电路组成。负载变化频率高，变换速度快，使人有眼花缭乱之感

3、，分为多灯流动、单灯流动等情形，将会更为广泛的应用。 第 2 页江西工业工程职业技术学院江西工业工程职业技术学院总体方案设计总体方案设计: :主要由 555 多谐振荡器，两片 74LS194 移位寄存器，两片 74LS161 同步计数器等组成。 55多谐振荡器组成的信号脉冲源作为 74LS161 计数器、74LS194 移位寄存器的 CLK 连续脉冲信号。通过改变电阻、电容的大小，可以改变 74LS161 计数器的计数快慢程度，74LS161 计数器充当控制电路的核心器件，控制节拍和分频。使用两片 74LS194 构成了 8 位双向移位寄存器，用 74LS194 移位寄存器直接驱动发光二极管工作。设计所使用的元件及工具设计所使用的元件及工具：74LS161（四位二进制同步计数器） - 2 个； 74LS194（移位寄存器） - 2 个； 74LS151（八选一数据选择器） - 1 个； 74LS74（双 D 触发器） - 1 个； 74LS00（双四输入与非门） - 3 个； 74LS04（六非门） - 2 个； 发光二极管- 8 个； 555 - 1 个； 电容： 4.7f -1 个

4、； 001f -1 个； 电阻： 150k - 1 个； 100 -1 个； 4.7k -1 个； 实验板一个； 万用表一个； 钳子一个； 导线若干。脉冲 信号 发生 器控 制 器驱 动 器发光 二极 管第 3 页江西工业工程职业技术学院江西工业工程职业技术学院 单元模块电路设计单元模块电路设计各单元模块功能介绍及电路设计各单元模块功能介绍及电路设计时钟信号发生器主要用来产生脉冲信号。因为流水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，所以可以采用 555 组成多谐振荡器，其输出脉冲作为下一级的时钟信号。555 定时器构成多谐振荡器，组成信号产生电路 接通电源后，VCC 通过电阻 R1、R2 给电容 C 充电，充电时间常数为（R1+R2） ，电容上的电压 vC 按指数规律上升，当上升到 VREF1=2VCC/3 时，比较器 C1 输出高电平，C2 输出低电平，RS=10，触发器被复位，放电管 T28 导通，此时 v0 输出低电平，电容 C 开始通过 R2 放电，放电时间常数约为 R2C，vC 下降，当下降到 VREF2=VCC/3 时，比较器 C1 输出低电平

5、，C2 输出高电平，RS=01，触发器被置位，放电管 T28 截止，V 0 输出高电平，电容C 又开始充电，当 VC 上升到时 VREF1=2VCC/3，触发器又开始翻转。如此周而复始，输出矩形脉冲。如图 3.1 信号发生器原理图。由于输出波形中低电平的持续时间，即电容放电时间为CRtw227 . 0低电平的持续时间，即电容放电时间为CRRtw)(7 . 0211因此电路输出矩形脉冲的周期为CRRttTww)2(7 . 02121输出矩形脉冲的占空比为21211 2RRRR Ttqw 当时，占空比近似为 50%。12RR 电容取：4.7f 0.01f电阻取：=150 k 4.7 k2R1R第 4 页江西工业工程职业技术学院江西工业工程职业技术学院图 3.1按一下运行键后，可看见输出端是出现高低电平交替，时间间隔是由电路中的电容和电阻决定。因为课程设计的任务中要求时间间隔为一秒，因此在仿真时，电阻和电容值还需要改变。从而改变频率，将脉冲信号输出如图 3.2 多谐振荡器产生实验所需的一秒中脉冲信号。图 3.2控制电路控制电路由两片 74LS161 计数器级联而成以实现节拍控制和分频作用。第

6、一片 74LS161 的时钟信号接555 多谢振荡器产生的，第二片 74LS161 的时钟信号接到前一片 74LS161 的进位端。显示电路启动后首先右移，从逐次点亮至全亮，逐次熄灭共需要 16 个 CP 脉冲触发，然后进入左移，灯亮暗情况跟右移情况一样，最后进入闪烁阶段，又经过 4 个 CP 脉冲。此后重复上述过程，一个周期需要 36个 CP 脉冲。由两片 74LS161 计数器来控制 8 位移位寄存器的工作的三个工作状态左移 S1S0=10 右移 S1S0=01 置数 S1S0=1，以及控制寄存器串行数据输入和并行数据输入。如图 3.3 所示,当开启按钮时开始工作。图 3.4 为在秒脉冲下 S1S0 一个周期的的输出波形，S1S0=01 持续 16 秒， S1S0=10 持续 16 秒 S1S0=11 持续 4 秒。 图 3.3第 5 页江西工业工程职业技术学院江西工业工程职业技术学院CPS0S1图 3.4驱动电路驱动电路驱动电路选用用两片双向移位寄存器。该电路的八个输出端接上发光二极管，使其发光。寄存器的移位控制端 S1S0 以及串行并行输入端由 161 的输出端控制。如图 3.

7、5 为原理图，表 3.1 为三个过程的花型，3.6 为时序图。图 3.5 第 6 页江西工业工程职业技术学院江西工业工程职业技术学院表 3.1花型 1（1 Hz）花型 2（1Hz）花型 3（1 Hz）1 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 11 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 1 10 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 0 00 0 0 0 0 1 1 11 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 00 0 0 0 1 1 1 10 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 0 0 00 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 00 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 00 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 11 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 11 1 1 1 1 1 1 0 0 0 1 1 1 1 1 11 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 1 1 1 1 11 1 1 1 1 0 0 0

8、 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 11 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 11 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 11 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 0Q0Q2Q1Q3Q4Q5Q6 Q7CP图 3.6 图 3.6 中 Q0 到 Q3 为图 3.5 中 U3 这个 74LS194 的输出端，Q4 到 Q7 为图 3.5 中 U4 这个74LS194 的输出端。电源电路模块的设计电源电路模块的设计电路中只用到了正 5V 电源，使用的正 5V 的电源由直流稳压电源产生，直流稳压电源主要由220V 的家用电压、变压器、二极管桥堆和三端集成稳压器 LM7805 产生的。而 LM7805 作为其中的核心器件。其中的二极桥堆是一种电子原件，内部由多个二极管组成，主要作用是整流，调整电流方向，桥堆构成的桥式整流电路与四只二极管构成的整流电路相同，它的内电路为四只接成桥式电第 7 页江西工业工程职业技术学院江西工业工程职业技术学院路的整流二极管。而 LM7805 作为其中的核心器件，LM7805 它有输入端、输出端、和公共引脚端，内部由启动电路、基准电压电路、取样比较放大电路、调整和保护电路组成。LM7805 属于 LM78*系列，LM7805 就表示产生+5V 电压，而产生-5V 的电压用的是 LM7905 产生（本设计未用到） 。电源电路图见附录 1。555 定时器定时器脉冲信号发生器是由 555 定时器连接而成，555 定时器是一种模拟和数字功能相结合的中规模集成器件。一般用双极性工艺制作的称为 555，555 定时器的电源电压范围宽，可在 4.5V 16V 工作，7555 可在 18V 工作，输出驱动电流约为 200mA，因而其输出可与 TTL、CMOS 或者模拟电路电平兼容工作电压为+5v555 定时器成本低，性能可靠，只需要外接几个电阻、电容，就可以实现多谐振荡器、单稳态触发器及施密特触发器等脉冲产生与变换电路。它也常作为定时器广泛应用于仪器仪表、家用电器、电子测量及自动控制等方面它内部包括两个电

《课程设计--八路彩灯》由会员aa****6分享，可在线阅读，更多相关《课程设计--八路彩灯》请在金锄头文库上搜索。