1、實訓三彩燈循環控制器的設計與制作一、設計任務書1、題目彩燈循環控制器的設計與制作2、設計任務1）彩燈能夠自動循環點亮2）彩燈循環顯示且頻率快慢可調。3）該控制電路具有 8 路以上的輸出。3、設計目的通過本設計熟悉中規模集成電路進行時序電路和組合電路設計的方法，掌握彩燈循環控制器的設計方法。4、參考設計方案方案一：1）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。振蕩電路計數譯碼驅動電路顯示電路圖（一）2）方案論證與實現（1）振蕩電路主要用來產生時間基準信號 （脈沖信號）。因為循環彩燈對頻率的要求不高，只要能產生高低電平就可以了， 且脈沖信號的頻率可調， 所以采用 555定時器組成

2、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。u11dis7out3rst48t h r6con5t r i2gndv cc55 5_virtualr11k ohmr21k ohm50%1k ohmkey = ar3c10.1ufc20.01uf5vvcc555定 時 器 組 成 的 振 蕩 電 路圖（二）（2）計數器 / 譯碼分配器計數器是用來累計和寄存輸入脈沖個數的時序邏輯部件。在此電路中采用十進制計數 / 分頻器 4017，它是一種用途非常廣泛的電路。其內部由計數器及譯碼器兩部分組成，由譯碼輸出實現對脈沖信號的分配，整個輸出時序就是o0 、o1 、o2 .o9 依次出現

3、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 ） ，mr為清零端，當在 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（o1-o9 ）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， 則信號由 cp0端輸入；若要用下降沿來計數，則信號由cp1端輸入。設置2 個時鐘輸入端，級聯時比較方便，可驅動更多二極管發光。4017有 10個輸出端（o0 o9 ）和 1 個進位輸出端 o5-9。每輸入 10 個計數脈沖，o5-9就可得到 1 個進位正脈沖， 該進位輸出信號可作為下一級的時鐘信號。由此可見，當 4017 有連續脈沖輸

4、入時，其對應的輸出端依次變為高電平狀態，故可直接用作順序脈沖發生器。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cmos 時，電源作 vdd 。o03o12o24o37cp113mr15cp014o410o51o65o76o89o911o5-912u14017bd圖（三）4017的管腳仿真圖o03o12o24o37cp113mr15cp014o410o51o65o76o89o911o5-912u14017bd圖（四）4017的功能測試電路圖v1 1000hz 5vqct1fxla1圖（五）（3）顯示電路主要由發光二極管組

5、成，當4017 的輸出依次輸出高電平時，驅動發光二極管也依次點亮， 產生一種流動變化的效果。 發光二極管要求驅動電壓小一點，一般在 1.66v 左右，電流在5ma左右。彩燈的循環速度由脈沖源頻率決定。r、c構成微分電路，用于上電復位。如有興趣也可以把發光二極管換成顏色的彩燈，這樣循環直民來就更好看了。整機電路如圖（六）所示。u11dis7out3rst48thr6con5tri2gndvcc555_virtualr11kohmr31kohm 50%1kohmkey = ar2c10.1ufc30.01uf5vvcco03o12o24o37cp113mr15cp014o410o51o65o76o

6、89o911o5-912u240 17bdc21ufr4300ohmled1led2led3led4led5led6led7led8led9led10彩燈循環控制器圖（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彩燈循環控制器（彩燈顯示）方案二1、電路組成該循環控制電路由555 定時器、同步 4 位二制計數器74163和 4 線16 線譯碼器 / 分配器 74154 組成。2、電路原理與實現電路中 555 定時器組成多諧振蕩器，輸出一定頻率的矩形脈沖。74163 是同步 4 位二進制計數器， 當輸入周期性脈沖信號時， 其輸出為二進制數形式， 并且隨著脈沖信號的輸入，其輸出在00001111之間循環變化。通過4 線16 線譯碼器 74154，其 16 條輸出線按照74163 所加的二進制數依次變成低電平，哪條輸出線為低電平， 與它相連的發光二極

8、管就亮。 因任一時刻， 只有 1 個發光二極管亮，故所有 16 個發光二極管只接1 個限流電阻。該電路的 16個發光二極管若組成一個環狀， 則發光二極管依次點亮時， 就像一個光環在滾動一樣， 可用在燈光布置或裝飾上。其整體電路設計與仿真如圖（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位二進制計數器，當輸入周期性脈沖信號時，其輸出為二進制數形式，并且隨著脈沖信號的輸入，其輸出在0000-1111之間循環變化。通過4線-16線譯碼器74154，其16條輸出線按照74163所加的二進制數依次變成低電平，哪條輸出線為低電平，與它相連的發光二極管就亮。因任一時刻，只有1個發光二極管亮，故所有16個發光二極管只接1個限流電阻。由555定時器、74163同步二進制計數器

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 定時器、 12 位二進制計數器4040 和 3 位二進制譯碼器74ls138組成。2、電路原理與實現4040 是 12 位異步二進制計數器，它僅有2 個輸入端，即時鐘輸入端cp 和清零端 cr 。 輸出端為 q0-q11。 當清零端 mr為高電平時，計數器輸出全被清零；當清零端 mr為低電平時，在 cp脈沖的下降沿完成主數。74ls138是 3 線-8 線譯碼器，具有 3 個地址輸入端a、b、c和 3 個選通端g1 、g2b 、g2a以及 8 個譯碼器輸出端y0-y7 。用 555 定時器組成

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 驅動的發光二極管順序循環亮與滅。u1o1015o17o111o09mr11cp10o43o52o64o713o812o914o26o354040bdy015y114y213y312y411y510y69y77a1b2c3g16g2a4g2b5u274ls138 d&u31dis7out3rst48thr6con5tri2gndvcc555_virtualr110kohmr310kohmc10.47ufc30.01uf5vvcc由555定進器、4040（12位異步二進制計數器）、74ls138組成的彩燈循環電路說明：4040是12位異步二進制計數器，它僅有2個輸入端，即時鐘輸入端cp和清零端cr。輸出端為q0-q11。當清零端mr為高電平時，計數器輸出全被清零；當清零端mr為低電平時，在cp脈沖的下降沿完成主數。555定時器中，輸出 頻率=1.43/(r1+2r3)c。從而可調節輸出頻率的大小。可控制彩燈閃的快慢程度。還可以