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简易彩灯控制器电路
摘要
在现实生活中,大家都见过霓虹灯,它们闪烁着不同颜色的光,变换着不同的花型,在夜晚很是好看。它是一种很好的照明娱乐工具。本次设计就是采用电子元件制作的一个简易的具有四种变换花型的彩灯。
本电路系统由四部分组成,分别是:由555多谐振荡器构成的时钟产生电路,让电路产生周期性的矩形脉冲;由四选一选择器74LS153和555构成的彩灯开关电路;由八位寄存器74LS164,八个彩灯和八个驱动电阻构成的数据输出电路;由74LS161够成的四种码产生电路。它们是基于74系列简单逻辑门电路的组合,实现简易电子彩灯控制器电路,具有电路设计简单,成本低廉的特点。
关键词:彩灯 ,十六计数器,时钟电路,二进制计数,四种码
系统框图及其工作原理
第一节 系统组成分析框图
此简易彩灯控制电路要求能够控制8个以上的彩灯,并且能组成四种以上的花环,每种花环连续循环两次,各种花环轮流显示。于是我们可以把四花环彩灯设计分为几个独立的模块进行设计,每一模块有自己特定的功能,然后再把他们组织成一个系统完成彩灯控制器的设计。系统可分为四个模块,它们分别为:产生电路、开关电路、数据输出电路、时钟电路。
时钟电路是由两个555计时器构成,产生电路是由十六计数器和组合逻辑门构成,开关电路是由双D触发器、延时器和数据选择器构成,输出电路是由移位寄存器和八个彩灯构成,一个时钟控制十六计数器和移位寄存器,另一个时钟控制双D触发器。如下图:
第二节 工作原理及其分析
多谐振荡器、双D触发器、数据选择器和延时器共同组成一个电子开关。多谐振荡器输出的计数脉冲一路直接经双D触发器两位二进制计数器(IC4),在它的两个输出端得到00、01、10、11四种逻辑态,另一种经过延时器,再输入到双D触发器两位二进制计数器(IC4B),同样再它的两个输出端得到00、01、10、11四种逻辑状态。这四个状态作为数据选择器的四个数据通道选择信号,对应从十六计数器输出送到数据选择器的QA、QB、QC、QD四个分频信号。起作用相当于一个受控的一刀四位开关。因延时器是作用,IC4B的四种逻辑状态信号再IC4同一花形输出完后输出,从而实现每种花环连续循环两次,当双D触发器输出为00时,数据选择器输列脉冲,分为八分频信号,实现花环一;为10时,数据选择器输出器输列脉冲,为八分频信号,实现花环二;为01时数据选择去输列脉冲,为八分频信号,实现花环三;为11时,数据选择器输出1111111100000000序列脉冲,为十六分频信号,实现花环四。调节开关电路的CP脉冲产生电路的电阻,可以改变开关的切换时间用以选择每种花环出现时间的长短。
数据选择器的输出端接移位寄存器的输入端,在时钟脉冲的作用下,数据在移位寄存器的八位并行输出端从Q0到Q7顺序移动。移动的八位控制信号直接控制发光二极管的亮灭,就出现了八路四种花环自动切换的流水彩灯。
第二章 单元电路设计
第一节 时钟产生电路
用555计时器构成多谐震荡器,电路便得到一个周期性的矩形脉冲。另一个555产生的矩形脉冲控制彩灯的自动转换。接通电源后,电容C1被充电,当VC上升到2/3VCC时,使VO为低电平,同时放电三极管T接通,此时电容C通过R1和Rb2和T放电,VC下降到1/3VCC时,VO翻转为高电平。电容器C充电所需时间为;
Tpl = R2C ln2 ≈0.7RC1
当放电时间结束后,T截止,VCC将通过R R 向电容C充电,VC由1/3VCC上升到2/3VCC所需的时间为:
Tpl =(RA+RB)C ln≈0.7(RA+RB)C
当VC上升到2∕3VCC时,电路由高电平翻转为低电平。如此周而复始,于是,在电路的输出端得到一个周期性的矩形波。其中:
f = 1/(tpl+tph)=1.43/(RA+RB)C
电路图如下图
图2-1时钟产生电路
第二节 四种码产生电路
根据彩灯要实现四种花环的,所以要用二进制计数,其电路要产生的四种码为:
表2-1四种码表格分类
花样 状态要求 周期 码 1 一亮一灭,从左向右移动 8 2 两亮两灭,从左向右移动 8 3 四亮四灭,从左向右移动 8 4 从1~8从00左到右逐次点亮,然后逐次息灭 16 1111111100000000
序列 原状态[S(t)]
Q4 Q3 Q2 Q1 次态[N(t)]
Q4 Q3 Q2 Q1 输出 Z1 Z2 Z3 Z4 0 0 0 0 0 0 0
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