彩燈循環(huán)控制器的設(shè)計與制作

定時定時實(shí)訓(xùn)三

彩燈循環(huán)控制器的設(shè)計與制作一、設(shè)計任務(wù)書1、題目彩燈循環(huán)控制器的設(shè)計與制作2、設(shè)計任務(wù)1）彩燈能夠自動循環(huán)點(diǎn)亮2）彩燈循環(huán)顯示且頻率快慢可調(diào)。3）該控制電路具有8路以上的輸出。3、設(shè)計目的通過本設(shè)計熟悉中規(guī)模集成電路進(jìn)行時序電路和組合電路設(shè)計的方法握彩燈循環(huán)控制器的設(shè)計方法。4、參考設(shè)計方案方案一：1）課題的分析此電路主要由三部分組成，其整體框圖如圖（一）所示。振蕩電路

計數(shù)譯碼驅(qū)動電路圖（一）

顯示電路2）方案論證與實(shí)現(xiàn)（1）振蕩電路主要用來產(chǎn)生時間基準(zhǔn)信（脈沖信號循環(huán)彩燈對頻率的要求不高，只要能產(chǎn)生高低電平就可以了且脈沖信號的頻率可調(diào)所以采用定時器組成的振蕩器，其輸出的脈沖作為下一級的時鐘信號，電路如圖（二）所示。VCC1kohm

5V8

1kohm

476

RSTDIS

VCC

OUT

32

THR

TRI1kOhmKey=a

50%

5

CON

GND1

555_VIRTUAL0.1uF

0.01uF555

器組

的振蕩路圖（二）（2）計數(shù)器/譯碼分配器計數(shù)器是用來累計和寄存輸入脈沖個數(shù)的時序邏輯部件此電路中采用十

40174017進(jìn)制計數(shù)/分頻器4017，它是一種用途非常廣泛的電路。其內(nèi)部由計數(shù)器及譯碼器兩部分組成，由譯碼輸出實(shí)現(xiàn)對脈沖信號的分配，整個輸出時序就O0、O1、O2….O9依次出現(xiàn)與時鐘同步的高電平，寬度等于時鐘周期。4017有3個輸入端（MR、CP0和~CP1為清零端，當(dāng)在MR端上加高電平或正脈沖時，其輸出O0為高電平，其余輸出端（）均為低電平。CP0和~CP1是2個時鐘輸入端若要用上升沿來計數(shù)則信號由端輸入若要用下降沿來計數(shù)，則信號由~CP1端輸入。設(shè)置2時鐘輸入端，級聯(lián)時比較方便，可驅(qū)動更多二極管發(fā)光。4017有10個輸出（—O9和1個進(jìn)位輸出端~O5-9每輸入個計數(shù)脈沖~O5-9就可得到1個進(jìn)位正脈沖該進(jìn)位輸出信號可作為下一級的時鐘信號。由此可見，當(dāng)有連續(xù)脈沖輸入時，其對應(yīng)的輸出端依次變?yōu)楦唠娖綘顟B(tài)，故可直接用作順序脈沖發(fā)生器。4017的管腳仿真圖如圖（三）所示。其測試電路及波形如圖（四）圖（五）所示。注意在用multisim仿真軟件時，含有時，電源作VDD。U1O

CP0CP1

OOO

OOOO

MR

OO

O4017BD圖（三）的仿圖

40174017U1

O0

32

11413

CP0~CP1

O1O2O3

4710V11000Hz5V

O4O5O6

15615

MR

O7O8O9

91112

FCQT~O5-94017BD圖（四）的功能測試電圖圖（五）（3）顯示電路主要由發(fā)光二極管組成，當(dāng)?shù)妮敵鲆来屋敵龈唠娖綍r，驅(qū)動發(fā)光二極管也依次點(diǎn)亮產(chǎn)生一種流動變化的效果發(fā)光二極管要求驅(qū)動電壓小一點(diǎn)一般在1.66V左右，電流在5mA左右。彩燈的循環(huán)速度由脈沖源頻率決定。R、C構(gòu)成微分電路，用于上電復(fù)位。如有興趣也可以把發(fā)光二極管換成顏色的彩燈，這樣循環(huán)直民來就更好看了。整機(jī)電路如圖（六）所示。

VCC5VC21uFR11kohm

U1

1514R31kohm

RST

VCCO

MR~O5-9O9

O8

O7

O6

O5

O4

O3

OO21

O0

U24017BD

R4300ohm

THR

12

11

9

6

5

1

10

7423R2

TRI1kOhmKeyaC10.1uF

50%

CONGNDC30.01uF

555_VIRTUAL

LED1LED2LED10

LED3LED4

LED5LED6

LED7

LED8

LED9圖（六）VCCC3R1

U1

151314R2

RST

VCCOUT

~O5-99

8

7

6

5

4

~CP13

CP021

0

U3

HR

12

11

9

6

5

1

10

742R3a

50%

RICOGNDC10.1uF

C2

2.5

2.5

2.5

2.5

2.5

2.52.5

2.5

2.5

2.5彩循控制（彩顯）方案二1、電路組成該循環(huán)控制電路由555時器、同步4位二制計數(shù)器和線—16線譯碼器/分配器74154組成。2、電路原理與實(shí)現(xiàn)電路中555定時器組成多諧振蕩器，輸出一定頻率的矩形脈沖74163是同

44步4位二進(jìn)制計數(shù)器當(dāng)輸入周期性脈沖信號時其輸出為二進(jìn)制數(shù)形式并且隨著脈沖信號的輸入，其輸出在0000—1111間循環(huán)變化。通過4—16線譯碼器74154，其條輸出線按照74163所加的二進(jìn)制數(shù)依次變成低電平，哪條輸出線為低電平與它相連的發(fā)光二極管就亮因任一時刻只有個發(fā)光二極管亮故所有16個發(fā)光二極管只接1個限流電阻該電路的16個發(fā)光二極管若組成一個環(huán)狀則發(fā)光二極管依次點(diǎn)亮?xí)r就像一個光環(huán)在滾動一樣可用在燈光布置或裝飾上。其整體電路設(shè)計與仿真如圖（八）所示。VCC

R45V

300ohmU2R1

1

U31kohm

9

~CLR

18

U1

~LOAD

0

21R31kohmR21kOhmKey=aC10.1uF

50%

VCCRST7OUTDIS6THR2TRI5CONGND1C30.01uF

3555_V

10723456

RCOENTENPCLKQAAQBQCCQDD74163N

1514131211

23222120

ABCD

234567891011

34567891011131412151819

&~G1~G2

131415

161774154N由555定器、同二制計數(shù)器、（線）譯組成的彩燈整體路說明：電時器成多諧振器，頻率矩形脈沖同步位進(jìn)制計數(shù)，當(dāng)輸入期性脈沖信號時，其出二進(jìn)制數(shù)形式，并著脈沖號輸入其循變化。線-16線譯碼器輸出按照加的二進(jìn)制次變成電平哪線為電平，與連的發(fā)極管亮。因一時刻，只發(fā)光二極亮，有16個發(fā)光二極管1個限流阻。圖（八）方案三：1、電路組成：該電路是由555定時器、12位二進(jìn)制計數(shù)器4040和3位二進(jìn)制譯碼器74LS138組成。2、電路原理與實(shí)現(xiàn)4040是12位異步二進(jìn)制計數(shù)器，它僅有個輸入端，即時鐘輸入端和清零端CR出端為Q0---Q11當(dāng)清零端MR高電平時數(shù)器輸出全被清零；當(dāng)清零端MR為低電平時，在CP脈沖的下降沿完成主數(shù)。74LS138是3線-8譯碼器，具有3個地址輸入端A、B、C和3選通端G1、~G2B、G2A以及8個譯碼器輸出端Y0---Y7用555定時器組成多諧振蕩器輸出頻率為由4040分頻后低3

位Q2、Q1Q0的輸出分別接在譯碼器的CB、A3端。從而使其輸出端Y0---Y7驅(qū)動的發(fā)光二極管順序循環(huán)亮與滅。R2VCC300ohmR110kohm

5V

10

U18

U3

11

~RR310kohm

47625

RSTDISTHRT

VCCUT

3

976532

123

AB

U2

Y0Y1

151413CONND

4

C

Y2Y3

12C10.47uF

C30.01uF

1

555_VIRTUAL

13121415

645

&1~

Y4Y5Y6

11109710

~

Y7111

74LS138D4040BD由55定進(jìn)器、（位進(jìn)制）74LS138循路說4040是2位步進(jìn)制，它2個入即鐘入cp和。輸端Q0---Q11。當(dāng)零MR為電時，計器出全；當(dāng)為低電平，在CP脈的降沿成數(shù)555定時器中，輸出頻。從可節(jié)輸頻的大