流水灯课程设计--流水彩灯控制器

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1、 摘 要 流水彩灯控制器在我门日常生活中有重要的运用，如广告牌的设计和节日彩灯的设计都能运用到它的 原理。本次设计的流水彩灯控制器是其中较简单的，但这是进行复杂设计的基础。 本次课程设计要设计一个流水彩灯控制器（用 8 只发光二极管显示，至少三种工作方式） 。首先要分 析设计要求，从要实现至少三种工作方式入手推导出要使用的芯片。可通过八位右移寄存器 74LS164 实现 八个彩灯的向右移动，从它的右移输入端控制来实现它的流水彩灯的变化。要控制流水彩灯的变化，可通 过一个八位拨码开关，八选一数据选择器 74LS151，模十六加法计数器 74LS161 来实现。时钟信号由一个 555 产生，产生周

2、期可由一个滑动变阻器控制。而彩灯的变化可由拨码开关自行选择。 经实验验证，所设计的流水彩灯控制器能完成题目要求。 关键词 : 时钟脉冲；分频；移位寄存器；数据选择器；拨码开关； 目 录 摘 要 . 1 1 设计课题与要求 3 1.1 设计方案选择 . 3 2 系统模块组成 . 4 2.1 系统组成框图 . 4 2.2 各模块的组成与功能分析. 4 3 单元电路设计与计算. 5 3.1 时钟脉冲产生电路. 5 3.2 单种码产生电路 7 3.3 拨码开关控制电路. 8 3.4 输出电路设计 . 9 4 整机电路设计 11 4.1 整机电路工作原理 . 9 5 组装调试 13 5.1 仿真过程 1

3、5 6 总结 . 15 结 论 . 16 参考文献 16 附录 1 流水彩灯控制器原理总图 17 附录 2 PCB 总图 . 17 附录 2 元器清单 . 18 1 1 设计课题及要求设计课题及要求 （一） 题目题目：流水彩灯控制器 （二） 基本要求基本要求：1、用 8 只发光二极管显示。2、至少三种工作方式。 1.1 1.1 方案选择方案选择 利用数字芯片实现。用 555 做时钟信号，用模十六加法计数器 74LS161 的输出端的最高位 Q3接到移 位寄存器 74LS164 的输入端可以实现 1111111100000000 码， 模十六加法计数器 74LS161 的输出端的 Q1 Q2 Q

4、3接到八选一的数据选择器 74LS151 的选择控制端。 74LS151 的八个输入端都接到八位拨码开关， 由拨码 开关和控制端控制输出端， 输出端接到移位寄存器 74LS164 的输入端。 而移位寄存器 74LS164 的输出端接 8 只发光二极管，可以实现流水功能，并有多种工作方式。如图 3-1 所示。 图 3-1 2 系统模块组成 21 系统组成框图 四花样彩灯设计可先对几个独立的功能模块进行设计， 每一个模块完成特定的功能,再把它们有机的组 织起来构成一个系统完成彩灯控制器的设计。系统可由四个模块组成，它们分别是：时钟电路、单种码产 生电路、拨码开关控制电路、数据输出，设计框图如图 2

5、-1 所示。 图 2-1 系统组成框图 2.2 各模块的组成及功能分析 1.时钟电路：由一个 555 和电阻电容组成，构成一个多谐振荡器，周期为可调，控制计数器和移位寄 存器。 2.单种码产生电路:由模十六加法计数器 74LS161 可产生。 3.拨码开关控制电路：八位拨码开关和八选一数据选择器 74LS153 组成，模十六的计数器 74LS161 的 三个输出端接数据选择器的地址输入端，就能按二进制译码，从拨码开关控制 8 个输入端 D0D7,选择 一个需要的数据送到输出端 Y。 4.数据输出电路：由八位移位寄存器 74LS164 和八个彩灯与电阻组成，选择输出的每一种码输入到寄 存器的数据

6、输入端，使码在寄存器的八个输出端自左向右移动，实现彩灯的变化。 555 时钟电 路 输出电路 拨码开关控 制电路 单种码产生电路 3 单元电路设计与计算 3.1 时钟脉冲产生电路 时钟脉冲产生电路由 NE555 定时器、两个电阻和两个电容构成。555 定时器是一种多用途的数字模拟 混合集成电路，利用它可以方便的构成施密特触发器、单稳态触发器和多谐振荡器，由于使用灵活、方便， 所以 555 定时器再波形的产生与变换、测量与控制等多种领域都得到广泛应用。时钟脉冲产生电路主要由 555 定时器芯片来实现，555 芯片管脚图如图 4-1 所示。 图 4-1 NE555 定时器 555 定时器内部机构如图 4.1 所示，它主要有以下部分组成： (1)电阻分压器。由 3 个 5 K的电阻组成。 (2)电压比较器。由 C1 和 C2 组成，当控制输入端悬空时，C1 和 C2 的基准电压分别是 2/3Vcc 和 1/3Vcc。 (3)基本 RS 触发器。由两个与非门 G1 和 G2 构成，对两个比较器输出的电压进行控制。 (4)放电三极管 VT。VT 是集成极开路的三极管，VT 的