彩燈循環(huán)控制電路設(shè)計(jì)方案比較研究

劉奇燕 韓依婷 劉佳 王新睿

摘? 要：本次電路設(shè)計(jì)利用555定時(shí)器、計(jì)數(shù)器等設(shè)計(jì)LED彩燈控制電路。通過(guò)按鍵實(shí)現(xiàn)如下循環(huán)特性：當(dāng)按鍵沒(méi)有按下時(shí)8個(gè)彩燈交叉循環(huán)點(diǎn)亮：即在前四秒內(nèi)第1、3、5、7盞燈依次點(diǎn)亮、后四秒內(nèi)8、6、4、2盞燈依次點(diǎn)亮，而當(dāng)按鍵按下一次后（按下兩次等效于沒(méi)有按下），實(shí)現(xiàn)8盞燈依次循環(huán)點(diǎn)亮（產(chǎn)生燈光追逐音樂(lè)、活躍氣氛的效果），并設(shè)計(jì)成同步電路模式。用555定時(shí)器設(shè)計(jì)的多諧振蕩器來(lái)提供時(shí)序脈沖，在接通電源之后就可以產(chǎn)生一定頻率和一定幅值矩形波的自激振蕩器，而不需要再外加輸入信號(hào)。整體電路采用同步電路模式，采用TTL集成電路，電壓均為5V。

關(guān)鍵字：55定時(shí)器;計(jì)數(shù)器;TTL集成電路

一、前言

數(shù)字電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)是一門(mén)重要的實(shí)踐性技術(shù)基礎(chǔ)課程，開(kāi)設(shè)本課程的目的們分析問(wèn)題或解決問(wèn)題的能力，培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)，實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度，刻苦鉆研、勇于探索和創(chuàng)新的開(kāi)拓精神以及遵守紀(jì)律、團(tuán)結(jié)協(xié)作和愛(ài)護(hù)公物的優(yōu)良品質(zhì)。

近年來(lái)，由于集成電路的迅速發(fā)展，使得數(shù)字邏輯電路的設(shè)計(jì)發(fā)生了根本性的變化。在設(shè)計(jì)中更多的使用中規(guī)模集成電路，不僅可以減少電路組件的數(shù)目。使電路簡(jiǎn)捷。而且能提高電路的可靠性，降低成本。因此用集成電路來(lái)實(shí)現(xiàn)更多更復(fù)雜的器件躬耕則成為必然。

現(xiàn)代生活中，彩燈越來(lái)越成為人們的裝飾品，它不僅能美化環(huán)境，渲染氣氛，還可用于娛樂(lè)場(chǎng)所和電子玩具中。絕大多數(shù)的彩燈控制電路都是用數(shù)字電路來(lái)實(shí)現(xiàn)的，例如，用中規(guī)模集成電路實(shí)現(xiàn)彩燈控制器主要用計(jì)數(shù)器，譯碼器，分配器和移位寄存器等集成。

流水燈是一串按一定的規(guī)律像流水一樣連續(xù)閃亮的燈的組合，流水燈控制是可編程控制器的一個(gè)應(yīng)用，其控制思想在工業(yè)控制技術(shù)領(lǐng)域也同樣適用。流水燈控制可用多種方法實(shí)現(xiàn)，如單片機(jī)I/0口控制，雙向位移寄存器控制，計(jì)數(shù)器循環(huán)控制等，本次選用計(jì)數(shù)器和譯碼器做控制電路，其脈沖產(chǎn)生由555定數(shù)器循環(huán)控制等，本次選用計(jì)數(shù)器和譯碼器做控制電路，其脈沖產(chǎn)生由555定了所需要的功能。

2、總體方案設(shè)計(jì)

2.1方案比較

方案一：

本次電路設(shè)計(jì)利用555定時(shí)器、計(jì)數(shù)器等設(shè)計(jì)LED彩燈控制電路。通過(guò)按鍵實(shí)現(xiàn)如下循環(huán)特性：當(dāng)按鍵沒(méi)有按下時(shí)8個(gè)彩燈交叉循環(huán)點(diǎn)亮：即在前四秒內(nèi)第1、3、5、7盞燈依次點(diǎn)亮、后四秒內(nèi)8、6、4、2盞燈依次點(diǎn)亮，而當(dāng)按鍵按下一次后（按下兩次等效于沒(méi)有按下），實(shí)現(xiàn)8盞燈依次循環(huán)點(diǎn)亮（產(chǎn)生燈光追逐音樂(lè)、活躍氣氛的效果），并設(shè)計(jì)成同步電路模式。

用555定時(shí)器設(shè)計(jì)的多諧振蕩器來(lái)提供時(shí)序脈沖，其優(yōu)點(diǎn)是在接通電源之后就可以產(chǎn)生一定頻率和一定幅值矩形波的自激振蕩器，而不需要再外加輸入信號(hào)。由于555定時(shí)器內(nèi)部的比較器靈敏度較高，而且采用差分電路形式，這樣就使多諧振蕩器產(chǎn)生的振蕩頻率受電源電壓和環(huán)境溫度變化的影響很小。之后脈沖信號(hào)輸入到計(jì)數(shù)器，同時(shí)將計(jì)數(shù)器輸出端QC、QB、QA接到譯碼器的輸入端，當(dāng)譯碼器輸出電平為低電平時(shí)，與其相連接的LED會(huì)變亮。LED采用共陽(yáng)極連接，并串上500的電阻。電路由按鍵控制，使彩燈進(jìn)入到不同的循環(huán)模式。

方案二：

本方案是由555組成的多諧振蕩器作為信號(hào)的脈沖發(fā)生器，74161計(jì)數(shù)器和74153雙向數(shù)據(jù)選擇器組成的序列信號(hào)發(fā)生器以及移位輸出顯示電路所共同組成。555多諧振蕩器組成的信號(hào)脈沖源作為74161計(jì)數(shù)器、74194移位寄存器的clk連續(xù)脈沖信號(hào)。通過(guò)改變電阻、電容的大小，可以改變74161計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)快慢程度，74161的輸出端：Q0，Q1。

作為74153的SO，S1，Q2控制74153的兩個(gè)使能端。雙向數(shù)據(jù)選擇輸入端接SWDIP-8雙端的開(kāi)關(guān)控制它的輸入。74153的兩個(gè)輸出端連接一個(gè)二輸入的與非門(mén)，它的輸出通過(guò)連接兩個(gè)SWDIP-4接入74194的數(shù)據(jù)輸入端，74194的兩個(gè)芯片的S1SO通過(guò)SWDIP-2開(kāi)關(guān)接電源以及電阻到地。改變SWDIP-2的通斷狀態(tài)，可以實(shí)現(xiàn)預(yù)置數(shù)，右移、左移的功能。

2.2方案選擇

上述兩個(gè)方案最大區(qū)別就是，方案一采用的是譯碼器輸出控制寄存器來(lái)實(shí)現(xiàn)功能。方案二采用的是74153雙向數(shù)據(jù)選擇器輸出端控制移位寄存器的輸入端，中間是開(kāi)關(guān)連接的。但是方案一的最終效果更具有觀賞性，通過(guò)上述方案的比較，最后我選擇了方案一。

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