16路彩灯循环控制器

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1、丽水学院课程设计题目彩灯循环控制器指导教师黄晓艳院系计算机与信息工程学院专业电子信息工程班级电信062本学号29姓名葛龙辉　二〇〇九年十月二十八日12一、设计任务1.1设计内容设计一个16路彩灯循环控制器。1.2功能：16路彩灯双向循环点亮，且频率连续可调和具有复位功能。1.3主要的技术指标：1)彩灯能够自动循环点亮2)彩灯循环在1-5Hz内连续可调3)控制电路具有16路输出4)电路具有复位功能5)彩灯能够双向循环二、设计方案根据总的功能和技术要求，把复杂的逻辑系统分解成若干个单元系统，每个单元电路由标准集成电路

2、来组成。本电路图设计简单，可分为振荡电路、计数电路、译码电路、显示电路这四个模块。设计框图如图2-1所示。计数电路译码电路发光二级管显示电路振荡电路图2-1彩灯循环控制器电路框图2.1方案比较方案1：该电路由555定时器、同步十六进制加/减计数器74LS191和两片3线-8线译码器74LS138组成4线-16线译码器组成。该电路由555定时器产生脉冲信号，而且由555定时器构成的多谐振荡器调节彩灯循环点亮的频率。74LS191芯片只有一个时钟信号输入端，当CLK为上升沿时，计数器开始计数。管脚⑤12控制循环彩灯的

3、点亮方向，当U´/D为低电平时，计数器进行加法计数；当U´/D为高电平时，计数器进行减法计数。但此电路不能进行复位，在工作时可能使电路烧坏，故不选择此方案。电路图如图2-2所示。图2-2方案1电路图方案2：该电路是由555定时器、4位二进制双时钟同步加∕减计数器74LS193和两片3线-8线译码器74LS138组成4线-16线译码器组成。该电路由555定时器产生脉冲信号，且由555定时器构成的多谐振荡器调节彩灯循环点亮的频率。计数电路采用74LS193集成芯片。74LS193具有双时钟输入端，555定时器③脚输出

4、端分别接到74LS193芯片的CPU和CPD端。当CPU为上升沿且CPD为高电平时，计数器进行加法计数，当CPD为上升沿且CPU为高电平时，计数器进行减法计数。当CLR为高电平时，计数器进行复位。译码器电路由两片3线-8线译码器74LS138组成4线-16线译码器组成。显示电路由于彩灯是一个接一个循环点亮，所以可以不接限流电阻。此方案能满足本设计的基本技术指标，故采用此电路设计方案。电路图如图2-3所示。12图2-3方案2电路图三、电路设计3.1时钟脉冲产生电路用555定时器构成多谐振荡器,电路输出便得到一个周期

5、性的矩形脉冲,其周期为：T=0.7(R1+2R)C………………………(3-1)用555定时器产生一个时钟脉冲,控制4位二进制双时钟同步加∕减计数器74LS193。彩灯的循环点亮,在周期为0.2s-1s内连续可调,电阻值和电容值可设为：R1=10KΩ，R2=10KΩ，R3=220K电位器C1=4.7μF，R为R2和R3串联相加的值，由公式（3-1）计算得：Tmin=0.0987sTmax=1.5463s下图为NE555芯片的引脚图。图3-1NE555引脚图12NE555引脚功能如下：1地GND2触发3输出4复位5控

6、制电压6门限(阈值）7放电8电源电压Vcc时钟脉冲产生电路图如图3-2所示。图3-2时钟脉冲产生电路3.2计数电路计数器接收555定时器产生的时钟脉冲信号，对时钟脉冲计数，然后输出到译码器。计数电路图如图3-3所示。图3-3计数电路12计数电路中采用的集成芯片为74LS193，74LS193是具有双时钟的可异步清零、可预置数的同步加∕减计数器，是4位二进制计数器。其逻辑符号如下图3-4所示。图3-474LS193逻辑符号图74LS193芯片功能说明：①异步清零。当清零端（CR）为高电平时，不管时钟端（CPd、CP

7、u）状态如何，即可完成清零作用。②异步预置。为低电平时，不管时钟端（CP）状态如何，输出端（Q0～Q3）与数据输入端（d0～d3）相同。③同步计数,作用在CPu上的CP脉冲上升沿，使计数器进行加法计数；作用在CPd上的CP脉冲上升沿，使计数器进行减法计数，计数是同步的。当进行加法计数或减法计数时，可分别使用CPu端或CPd端，不使用的CP端应为高电平。④有超前进位，当加计数至1111时，在CPu的低电平期间，进位输出端输出一个宽度约等于CPu低电平部分的低电平脉冲；当减计数至0000时，在CPd的低电平期间，借位

8、输出端输出输出一个宽度约等于CPd低电平部分的的低电平脉冲。当把和分别连接后一级的CPD和CPU即可进行级联计数。表3.1为74LS193功能表。表3.174LS193功能表输入输出CRCPuCPdD0D1D2D3Q0Q1Q2Q3HLLLL×LHHH××↑HH××H↑H×d0××××d1××××d2××××d3×××复位d0d1d2d3加法计数减法计数保持H—高电平L—低