2022年彩灯循环控制器的设计与制作 .pdf

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1、实训三彩灯循环控制器地设计与制作一、设计任务书1、题目彩灯循环控制器地设计与制作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 路以上地输出 . 3、设计目地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地方法, 掌握彩灯循环控制器地设计方法. 4、参考设计方案方案一：1）课题地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地要求不高,只要能产生高低电平就可以了, 且脉冲信号地频率可调 , 所以采用

2、555 定时器组成地振荡器 , 其输出地脉冲作为下一级地时钟信号, 电路如图（二）所示 . U11DIS7OUT3RST48THR6CON5T RI2GNDV CC555_VIRTUALR11kohmR21kohm50%1kOhmKey = aR3C10.1uFC20.01uF5VVCC555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地时序逻辑部件. 在此电路中采用十精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 6 页进制计数 / 分频器4017, 它是一种用途非常广泛地电路. 其内部由

3、计数器及译码器两部分组成 , 由译码输出实现对脉冲信号地分配, 整个输出时序就是O0 、O1 、O2 .O9 依次出现与时钟同步地高电平, 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（ O0 O9

4、）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地时钟信号. 由此可见 , 当 4017 有连续脉冲输入时 , 其对应地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 地管脚仿真图如图（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. O 03O 12O 24O 37 CP113M R15CP014O 410O 51O 65O 76O 89O 911 O 5-912U14017BD图（三）4017的管脚仿真图精

5、选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 6 页O 03O 12O 24O 37 CP113M R15CP014O 410O 51O 65O 76O 89O 911 O 5-912U14017BD图（四）4017的功能测试电路 图V1 1000Hz 5VQCT1FX LA1图（五）（3）显示电路主要由发光二极管组成 , 当 4017 地输出依次输出高电平时, 驱动发光二极管也依次点亮 , 产生一种流动变化地效果 . 发光二极管要求驱动电压小一点, 一般在1.66V 左右, 电流在 5mA左右. 彩灯地循环速度由脉冲源频率决定.R、C

6、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地彩灯, 这样循环直民来就更好看了 . 整机电路如图（六）所示. 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 6 页U11DIS7O UT3RST48THR6CO N5TRI2G NDVCC555_V IRTUALR11kohmR31kohm 50%1kOhmKey = aR2C10.1uFC30.01uF5VVCCO03O12O24O37CP113MR15CP014O410O51O65O76O89O911O5-912U24017BDC21uFR4300ohmLED

7、1LED2LED3LED4LED5LED6LED7LED8LED9LED10彩灯循环控制器图（六）U11DIS7O UT3RST48T HR6CO N5T RI2G NDVCC555_VIRTUALR11kohmR21kohm 50%1kOhmKey = aR3C10.1uFC20.01uF5VVCCO03O12O24O37CP113MR15CP014O410O51O65O76O89O911O5-912U34017BDC31uFX1 2.5 VX2 2.5 VX3 2.5 VX4 2.5 VX5 2.5 VX6 2.5 VX7 2.5 VX8 2.5 VX9 2.5 VX10 2.5 V彩灯循

8、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 , 输出一定频率地矩形脉冲.74163 是同精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 6 页步 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 , 并且随着脉冲信号地输入 , 其输出在 00001111 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

9、 所加地二进制数依次变成低电平, 哪条输出线为低电平 , 与它相连地发光二极管就亮. 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 . 该电路地 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. U11DIS7O UT3RST48T HR6CO N5T RI2G NDVCC555_V IRTUALR11kohmR31kohm 50%1kOhmKey = aR2C10.1uFC30.01uF5VVCCU2Q A14Q B13Q C12Q D11R

10、CO15A3B4C5D6ENP7ENT10CL K2 CL R1 L O AD974163N233456456712780189910101111131214131514161517A23B22C21D20U374154N G 118& G 219R4300ohm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-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

11、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。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图（八）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脉冲地下降沿完成主数 . 74LS138是 3

12、线-8 线译码器 , 具有 3 个地址输入端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 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 6 页位 Q2 、Q1 、Q0地输出分别接在 74LS138译码器地 C、B、A3端. 从而使其输出端Y0-Y7 驱动地发光二极管顺序循环亮与灭. U1O 1015O 17O 111O 09MR11 CP10O 43O 52O 64O 713O 812O 914O

13、26O 354040BDY015Y114Y213Y312Y411Y510Y69Y77A1B2C3G 16 G 2A4 G 2B5U274LS 138D&U31DIS7O UT3RST48T HR6CO N5TRI2G NDVCC555_VIRTUALR110kohmR310kohmC10.47uFC30.01uF5VVCC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说明：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C

14、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。从而可调节输出频率的大小。可控制彩灯闪的快慢程度。还可 以从ABC的连接来控制，连最 低端闪的快 ，连最高端闪的慢。R2300ohm二、设计课题1、题目彩灯循环控制器地设计与制作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 路以上地输出 . 3、设计要求1）元器件及参数选择 . 2）电路仿真与调试4、编写设计全过程 , 附上有关资料和图纸及心得体会. 5、答辩在规定地时间内 , 完成叙述并回答提问 . 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 6 页