彩燈循環(huán)控制器的設(shè)計(jì)與制作

1、實(shí)訓(xùn)三彩燈循環(huán)控制器的設(shè)計(jì)與制作一、設(shè)計(jì)任務(wù)書1、題目彩燈循環(huán)控制器的設(shè)計(jì)與制作2、設(shè)計(jì)任務(wù)1）彩燈能夠自動(dòng)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(jì)目的通過本設(shè)計(jì)熟悉中規(guī)模集成電路進(jìn)行時(shí)序電路和組合電路設(shè)計(jì)的方法，掌握彩燈循環(huán)控制器的設(shè)計(jì)方法。4、參考設(shè)計(jì)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(jì)數(shù)譯碼驅(qū)動(dòng)電路顯示電路圖（一）2）方案論證與實(shí)現(xiàn)（1）振蕩電路主要用來產(chǎn)生時(shí)間基準(zhǔn)信號(hào) （脈沖信號(hào)）。因?yàn)檠h(huán)彩燈對(duì)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(hào)的頻率可調(diào)， 所以采用 555定時(shí)器組成

2、的振蕩器，其輸出的脈沖作為下一級(jí)的時(shí)鐘信號(hào)，電路如圖（二）所示。u11dis7out3rst48t h r6con5t r i2gndv cc55 5_virtualr11k ohmr21k ohm50%1k ohmkey = ar3c10.1ufc20.01uf5vvcc555定 時(shí) 器 組 成 的 振 蕩 電 路圖（二）（2）計(jì)數(shù)器 / 譯碼分配器計(jì)數(shù)器是用來累計(jì)和寄存輸入脈沖個(gè)數(shù)的時(shí)序邏輯部件。在此電路中采用十進(jìn)制計(jì)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(jì)數(shù)器及譯碼器兩部分組成，由譯碼輸出實(shí)現(xiàn)對(duì)脈沖信號(hào)的分配，整個(gè)輸出時(shí)序就是o0 、o1 、o2 .o9 依次出現(xiàn)

3、與時(shí)鐘同步的高電平，寬度等于時(shí)鐘周期。4017 有 3 個(gè)輸入端（ mr 、cp0和cp1 ） ，mr為清零端，當(dāng)在 mr端上加高電平或正脈沖時(shí)，其輸出o0為高電平，其余輸出端（o1-o9 ）均為低電平。cp0和cp1是 2 個(gè)時(shí)鐘輸入端， 若要用上升沿來計(jì)數(shù)， 則信號(hào)由 cp0端輸入；若要用下降沿來計(jì)數(shù)，則信號(hào)由cp1端輸入。設(shè)置2 個(gè)時(shí)鐘輸入端，級(jí)聯(lián)時(shí)比較方便，可驅(qū)動(dòng)更多二極管發(fā)光。4017有 10個(gè)輸出端（o0 o9 ）和 1 個(gè)進(jìn)位輸出端 o5-9。每輸入 10 個(gè)計(jì)數(shù)脈沖，o5-9就可得到 1 個(gè)進(jìn)位正脈沖， 該進(jìn)位輸出信號(hào)可作為下一級(jí)的時(shí)鐘信號(hào)。由此可見，當(dāng) 4017 有連續(xù)脈沖輸

4、入時(shí)，其對(duì)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(cè)試電路及波形如圖（四）圖（五）所示。注意在用 multisim仿真軟件時(shí)，含有cmos 時(shí)，電源作 vdd 。o03o12o24o37cp113mr15cp014o410o51o65o76o89o911o5-912u14017bd圖（三）4017的管腳仿真圖o03o12o24o37cp113mr15cp014o410o51o65o76o89o911o5-912u14017bd圖（四）4017的功能測(cè)試電路圖v1 1000hz 5vqct1fxla1圖（五）（3）顯示電路主要由發(fā)光二極管組

5、成，當(dāng)4017 的輸出依次輸出高電平時(shí)，驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管也依次點(diǎn)亮， 產(chǎn)生一種流動(dòng)變化的效果。 發(fā)光二極管要求驅(qū)動(dòng)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。u11dis7out3rst48thr6con5tri2gndvcc555_virtualr11kohmr31kohm 50%1kohmkey = ar2c10.1ufc30.01uf5vvcco03o12o24o37cp113mr15cp014o410o51o65o76o

6、89o911o5-912u240 17bdc21ufr4300ohmled1led2led3led4led5led6led7led8led9led10彩燈循環(huán)控制器圖（六）u11dis7out3rst48thr6con5tri2gndvcc555_virtua lr11kohmr21kohm 50%1kohmkey = ar3c10.1ufc20.01uf5vvcco03o12o24o37cp113mr15cp014o410o51o65o76o89o911o5-912u34017bdc31ufx1 2.5 vx2 2.5 vx3 2.5 vx4 2.5 vx5 2.5 vx6 2.5 vx7

7、2.5 vx8 2.5 vx9 2.5 vx10 2.5 v彩燈循環(huán)控制器（彩燈顯示）方案二1、電路組成該循環(huán)控制電路由555 定時(shí)器、同步 4 位二制計(jì)數(shù)器74163和 4 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(shí)器組成多諧振蕩器，輸出一定頻率的矩形脈沖。74163 是同步 4 位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器， 當(dāng)輸入周期性脈沖信號(hào)時(shí)， 其輸出為二進(jìn)制數(shù)形式， 并且隨著脈沖信號(hào)的輸入，其輸出在00001111之間循環(huán)變化。通過4 線16 線譯碼器 74154，其 16 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

8、管就亮。 因任一時(shí)刻， 只有 1 個(gè)發(fā)光二極管亮，故所有 16 個(gè)發(fā)光二極管只接1 個(gè)限流電阻。該電路的 16個(gè)發(fā)光二極管若組成一個(gè)環(huán)狀， 則發(fā)光二極管依次點(diǎn)亮?xí)r， 就像一個(gè)光環(huán)在滾動(dòng)一樣， 可用在燈光布置或裝飾上。其整體電路設(shè)計(jì)與仿真如圖（八）所示。u11dis7out3rst48thr6con5tri2gndvcc555_virtualr11kohmr31kohm 50%1kohmkey = ar2c10.1ufc30.01uf5vvccu2qa14qb13qc12qd11rco15a3b4c5d6enp7ent10clk2clr1load974163n233456456712780189

9、910101111131214131514161517a23b22c21d20u374 154ng118&g219r4300ohm說明：電路中555定時(shí)器組成多諧振蕩器，輸出一定頻率的矩形脈沖。74163是同步4位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器，當(dāng)輸入周期性脈沖信號(hào)時(shí)，其輸出為二進(jìn)制數(shù)形式，并且隨著脈沖信號(hào)的輸入，其輸出在0000-1111之間循環(huán)變化。通過4線-16線譯碼器74154，其16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(shí)刻，只有1個(gè)發(fā)光二極管亮，故所有16個(gè)發(fā)光二極管只接1個(gè)限流電阻。由555定時(shí)器、74163同步二進(jìn)制計(jì)數(shù)器

10、、74154（4線-16線）譯碼器組成的循彩燈整體電路圖（八）方案三：1、電路組成：該電路是由555 定時(shí)器、 12 位二進(jìn)制計(jì)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(jì)數(shù)器，它僅有2 個(gè)輸入端，即時(shí)鐘輸入端cp 和清零端 cr 。 輸出端為 q0-q11。 當(dāng)清零端 mr為高電平時(shí)，計(jì)數(shù)器輸出全被清零；當(dāng)清零端 mr為低電平時(shí)，在 cp脈沖的下降沿完成主數(shù)。74ls138是 3 線-8 線譯碼器，具有 3 個(gè)地址輸入端a、b、c和 3 個(gè)選通端g1 、g2b 、g2a以及 8 個(gè)譯碼器輸出端y0-y7 。用 555 定時(shí)器組成

11、多諧振蕩器， 輸出頻率為 f=101hz。由 4040分頻后，低 3 位 q2 、q1 、q0的輸出分別接在 74ls138譯碼器的 c 、b、a3端。從而使其輸出端y0-y7 驅(qū)動(dòng)的發(fā)光二極管順序循環(huán)亮與滅。u1o1015o17o111o09mr11cp10o43o52o64o713o812o914o26o354040bdy015y114y213y312y411y510y69y77a1b2c3g16g2a4g2b5u274ls138 d&u31dis7out3rst48thr6con5tri2gndvcc555_virtualr110kohmr310kohmc10.47ufc30.01uf5vvcc由555定進(jìn)器、4040（12位異步二進(jìn)制計(jì)數(shù)器）、74ls138組成的彩燈循環(huán)電路說明：4040是12位異步二進(jìn)制計(jì)數(shù)器，它僅有2個(gè)輸入端，即時(shí)鐘輸入端cp和清零端cr。輸出端為q0-q11。當(dāng)清零端mr為高電平時(shí)，計(jì)數(shù)器輸出全被清零；當(dāng)清零端mr為低電平時(shí)，在cp脈沖的下降沿完成主數(shù)。555定時(shí)器中，輸出 頻率=1.43/(r1+2r3)c。從而可調(diào)節(jié)輸出頻率的大小?？煽刂撇薀糸W的快慢程度。還可以