路彩灯控制器数字逻辑.docVIP

内 容 摘 要 节日彩灯经常被用来增添节日气氛，是日常生活中不可缺少的一个节日装饰为了让彩灯自动的出现图案的变化，因此要设计彩灯控制电路来实现。 本课题要设计的是彩灯控制器电路，使彩灯能自动实现3种不同图案闪现的变化。从来让彩灯更能使节日气氛活跃。 该控制电路控制器有8组输出，每组驱动4只LED；32只LED组成彩灯图案，图案的状态变换有三种；图案的状态变换能实现定时自动切换；图案的状态变换速度有快、慢2种；控制器具有清零的功能。 关键字：LED 自动控制 清零 目 录 一、 概述………………………………………………………………………………1 二、方案设计与论证………………………………………………………………… 2 三、单元电路设计与分析…………………………………………………………… 3 1．初态产生电路的设计…………………………………………………………3 2．状态变换产生电路的设计……………………………………………………4 四、总原理图及元器件清单…………………………………………………………5 五、结论………………………………………………………………………………7 六、心得体会…………………………………………………………………………8 七、参考文献…………………………………………………………………………9 一、概述 “左后摆动”图案的状态变换由两种状态构成，即10101010两种状态，由于每种状态中不相邻的2位轮流在高、低电平中转换，高电平为亮点，低电平为暗点两种状态相互转化就形成了“左右摆动”图案；“暗点移动”图案的状态变换由4种状态构成，10111111 11101111四种状态，由于每种状态中都有一位低电平（暗点），而且低电平逐位循环右移，所以这4位状态之间的转换就形成了“暗点移动”图案；“逐渐亮再逐渐暗”图案的状态变换由8种状态构成，10000000、1…111111100111111100011111…00000000这16种状态，在这16种状态中，从状状LED将从左到右逐次点亮，而从状状LED将又从左到右逐次点暗，以上8种状态就形成了“逐渐亮再逐渐暗”的图案。 通过74LS161十进制同步计数器，构成一个三进制计数器，产生三种图案的初态。 通过2个74LS195移位寄存器，产生状态变换电路。其中“左右摆动”和“暗点移动”的各种状态可由移位寄存器循环右移即环形计数器获得，而“逐渐亮再逐渐暗”的各种状态是由移位寄存器最高位取反后循环右移即扭环形计数器得到。 通过74LS123单稳态触发器，产生一个与初态同步产生置数脉冲，将其送至状态变换产生电路的置数端，在该置数脉冲的控制下才能实现。 通过555定时器组成多谐振荡器，产生时钟信号，然后通过分频电路将时钟信号分频产生多个频率的时钟信号，用于对整个彩灯控制器的同步控制和图案状态变换速度的控制。 二、方案设计与论证 彩灯图案一般有“左右摆动”，“暗点移动”和“逐渐亮再逐渐暗”三种图案。三种图案的初态由三进制计数器经适当的组合逻辑变换产生，送至变换电路。每种图案的状态变换常以环形和扭环形计数器的计数循环状态来实现，而环形和扭环形计数器一般由移位寄存器经适当的反馈连线构成。通过改变移位脉冲的时钟频率即可改变每种图案状态变换的速度。再用规则的顺序脉冲控制图案的状态变换的保持时间，就可以得到不同形状的图案变换，最终得到彩灯控制器。 按照设计思路，可以得到如图1所示的彩灯控制组合方框图。 图1 彩灯控制组合控制方框图 三、单元电路设计与分析 1．状态变换产生电路的设计 彩灯控制器所采用的三种图案设计中，“左右摆动” 和“暗点移动”这两种图案的各种状态可由移位寄存器循环右移即环形计数器获得，而“逐渐亮再逐渐暗”的各种状态是由移位寄存器最高位取反后循环右移即扭环形计数器得到。综上所述，状态产生电路可由移位寄存器通过适当的反馈电路构成的环形和扭环形计数器实现。 74LS195是4为通用的移位寄存器，它有四种功能：清零、置数、保持和移位。74LS195的置数功能为同步置数，构成循环右移的扭环形计数器。 按一定的规律改变74LS195时钟输入端CP的频率，就可改变图案状态变换的速度。当移位/置数端为低电平且时钟输入端CP有上升沿到来的情况下，3种图案的初态将从数据输入端D0～D3置入7