电气课程设计--简易彩灯控制电路

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1、简易彩灯控制电路 1 摘要 变换的彩灯已经成为人们日常生活不可缺少的点缀。 那么这些变化的 灯光是如何控制的呢? 这就是我们下面要讨论的课题彩灯循环控制 电路。 彩灯循环控制电路是用来使彩灯按照一定的形式和规律闪亮， 起到烘 托氛围、吸引公众注意力的作用，应用较为广泛。彩灯控制器的实现方法 多种多样，本次设计的电路主要功能有： （一）可以控制 8 路以上的彩灯； （二）可以组成四种以上的花形，每种花形连续循环两次，各种花形轮流 显示。 本电路系统有四部分组成，分别是： 一、时钟振荡电路，有施密特非门、电阻及电容构成（或 555 时基电 路） ； 二、分频电路，由四位二进制计数器 74LS161

2、 组成，为 D 触发器提供 时钟； 三、状态机电路，有双 D 触发器组成； 四、移位显示电路，由双向移位寄存器 74194 和发光二极管组成，实 现花形显示。 本电路是在参考网上资料、数电书本外加本人思考、修改后完成的， 是基于 74 系列简单逻辑门电路的组合，实现简易电子彩灯控制电路，具 有电路设计简单，成本低廉的特点。 简易彩灯控制电路 2 第一章 设计要求和主要内容 阅读相关科技文献，学习 protel 软件的使用，学会整理和总结设计 文档报告，学会如何查找器件手册及相关参数。技术上设计的电路可以控 制 8 路以上的彩灯；可以组成四种以上的花形，每种花形连续循环两次， 各种花形轮流显示。

3、 第二章 设计电路及工作原理 第一节 设计方案 本电路系统分为四部分。第一部分，采用 74HC06 与电容电阻组成时 钟振荡电路， 为系统提供时钟。 第二部分， 采用四位二进制计数器 74LS161 组成分频电路，为 D 触发器提供时钟，为状态机提供时钟。第三部分，采 用双 D 触发器 74LS74 组成状态机电路，实现四种花样的轮流显示。第四 部分，采用双向移位寄存器 74LS794 组成一位输出电路。 第二节 基本原理 一、 系统框图 图 2-1 系统框图 简易彩灯控制电路 3 二、系统原理图 图 2-2 系统原理图 简易彩灯控制电路 4 三、系统工作状态图 图 2-3 系统状态图 第三节

4、 系统各部分工作原理 一、时钟电路的工作原理 （一）时钟方案一 图 2-4 时钟电路 简易彩灯控制电路 5 1、第一暂稳态及电路自动翻转的过程 假定在t=0时接通电源， 电容C尚未充电， 电路初始状态为Vo1=Voh， Vi=Vo2=Vo1 状态，即第一暂稳态。此时，电源 VDD 经 G1 给电容 C 充电， 随着充电时间的增加，V1 的值不断上升，当 V1 达到 Vth 时，V01 变低， V02 变高，这一正反馈过程瞬间完成，使 G1 道童，G2 截至，电路进入第 二暂稳态，即 V01=V01，V02=Voh。 2、第二暂稳态及电路自动翻转过程 电路进入第二暂稳态瞬间，V02 由 OV 上

5、跳至 Vdd。由于电容两端电压 不能突变，则 V1 也将上跳至 Vdd ,本应该升到 Vdd+Vth，但由于保护二极 管的钳位作用，V1 仅上跳至 Vdd。随后电容 C 通过 G2 放电，使 V1 下降， 当 V1 降至 Vth 后，Vo1 上升，V02 下降，从而使 G1 迅速截至，G2 迅速导 通，电路又回到第一暂稳态，V01=Voh。此后，电路重复上述过程，周而 复始的从一个暂稳态翻转到另一个暂稳态，在 G2 的输出端得到方波。 （二） 、时钟方案二 图2-5 555时基电路 555时基电路的电路结构和8脚双列直插式的引脚图，由图可知555电 路由电阻分压器、电压比较器、基本RS触发器、

6、放电管和输出缓冲器5个 简易彩灯控制电路 6 部分组成。它的各个引脚功能如下： 1脚：GND(或Vss)外接电源负端VSS或接地，一般情况下接地。 8脚： VCC(或VDD)外接电源VCC， 双极型时基电路VCC的范围是4.516V， CMOS型时基电路VCC的范围为318V。一般用5V。 3脚：OUT（或Vo）输出端。 2脚：TR低触发端。 6脚：TH高触发端。 4脚：R是直接清零端。当R端接低电平，则时基电路不工作，此时不 论TR、TH处于何电平，时基电路输出为“0” ，该端不用时应接高电平。 5脚：CO(或VC)为控制电压端。若此端外接电压，则可改变内部两个 比较器的基准电压， 当该端不用时， 应将该端串入一只0.01F电容接地， 以防引入干扰。 7脚： D放电端。 该端与放电管集电极相连， 用做定时器时电容的放电。 电阻分压器由三个5k的等值电阻串联而成。电阻分压器为比较器C1、C2 提供参考电压，比较器C1的参考电压为2/3Vcc，加在同相输入端，比较器 C2的参考电压为1/3Vcc，加在反相输入端。比较器由两个结构相同的集成 运放C1、C2组成。高电平触发