课程设计说明书
题目：基于NE555 + CD 4017
流水彩灯的设计与实现
摘要
当今的社会是一个新技术层出不穷的时代，科技迅速发展，在电子领域的发展更是迅速，同时也在影响着我们的生活。随着人民生活水平的提高，流水灯在现实生活中所起的作用越来越重要。例如：在人流拥挤繁忙的交通路段，闪烁着的流水交通灯，提醒着我们要遵纪交通规则，在霓虹闪烁的繁华大街上，闪烁的流水灯无不吸引过路人的眼球，甚至在一些大型商场大厦的自动门上都装有自动流水灯，告诉人们的时间和日期。
流水灯的设计要求在预定的时间到来时，会产生一个控制信号控制LED灯的流向、间歇等，LED灯流向可以随着电路的改变而改变，并具有自控、手控、流向控制功能等。主要参考数字电路中计数器的原理。NE555振荡器的作用等相关知识在设计的过程中需要了解相关芯片（CD4017、NE555）的具体功能。
关键词：流水灯；NE555振荡器；CD4017；电子线路
目录
1 绪论 (1)
1.1 背景 (1)
1.2 设计课题的任务 (1)
2 设计方案简述 (1)
2.1 方案的原理 (1)
2.2 方案的总体框图 (2)
3 单元模块设计 (2)
3.1 NE555时基电路 (2)
3.1.1 NE555芯片 (3)
3.2 译码电路 (4)
3.2.1 CD4017芯片 (4)
4 设计的总方案 (5)
4.1 设计要点 (5)
4.2 方案总体电路图 (5)
4.3 元件清单......................................... 错误！未定义书签。
4.4 PCB图 (7)
5 电路的调试 (7)
5.1 电路板调试 (7)
5.2 遇到的问题及其处理 (8)
6 设计的总结 (8)
参考文献 (9)
附录 (10)
1 绪论
1.1 背景
随着人类社会的进步和科学技术的迅猛发展，彩灯已经成为各个大小节日、各种宴会场合的必备娱乐用品，它不但可以发出不同颜色的灯光来点缀场地，还可以调动起现场人们的情绪，使宴会的气氛上涨。此外还可以搭配任何摆设，配以缤纷颜色、围成各种形状，来进行装饰。流水彩灯的工作原理与彩灯的大致相同它拆装方便，易于收藏，安全环保，消耗低，具有较大的开发潜力；构造简单，所用原理也较简单，有较大的市场需求量，若批量生产，可获较大利益，具有很好的商业潜力。
1.2 设计课题的任务
设计一个基于NE555+CD4017流水彩灯的控制电路，要求电路开启后，各种颜色的灯在时钟信号作用下按以下规律转换状态。电路启动后，要求各种颜色的灯在脉冲作用下顺序，循环点亮。改变脉冲频率时，各种颜色的灯转换速度相应发生改变。
2 设计方案简述
2.1 方案的原理
该十路流水灯控制器可控制10个灯轮流循环流水发光，流水速度可以调节。NE555时基电路组成振荡电路，电源VCC通过电阻R2、RP1向电容C1充电，当充电到一定程度后，2、6脚电压升高，当2、6脚电压升高到2/3VCC后，3脚输出为低电平，7脚对地呈低阻态，电容C1通过电位器和7脚对地放电，当放电至使2、6脚电压低于1/3VCC 时，3脚输出为高电平，7脚对地呈高阻态，VCC通过RP1又开始对电容C1充电，周而复始。通过调节RP1的阻值，可以改变电容充放电的时间常数,从而改变3脚输出脉冲的频率。从3脚输出振荡脉冲作为CD4017工作的时钟脉冲，在时钟脉冲的作用下，CD4017十进制计数器开始计数，从10个输出端依次输出高电平，不断循环。10只发光二极管被依次点亮。整个电路可以采用3-12V直流供电。
2.2 方案的总体框图
图1
3 单元模块设计
3.1 NE555时基电路
NE555时基电路组成多谐振荡电路，电源VCC通过电阻R2、RP1向电容C1充电，当充电到一定程度后，2、6脚电压升高，当2、6脚电压升高到2/3VCC后，3脚输出为低电平，7脚对地呈低阻态，电容C1通过电位器和7脚对地放电，当放电至使2、6脚电压低于1/3VCC时，3脚输出为高电平，7脚对地呈高阻态，VCC通过RP1又开始对电容C1充电，周而复始。通过调节RP1的阻值，可以改变电容充放电的时间常数从而改变3脚输出脉冲的频率。
图2 图3
3.1.1 NE555芯片
图4 图5
NE555 引脚功能简介:
1脚：公共地端为负极。
2脚：低触发端TRIG,低于1/3电源电压时即导通。
3脚：输出端OUT，电流可达200mA。
4脚：强制复位端RESET,不用时可与电源正极相连或悬空。
5脚：用来调节比较器的基准电路，简称控制端CONT，不用时可悬空，或通过0.01uF 电容器接地
6脚：高触发端THRES，也称阈值端，高于2/3电源电压时即截止。
7脚：发电端DISCH。
8脚：电源正极VDD。
应用十分广泛，可装如下几种电路：1.单稳类电路作用：定延时，消抖动，分频，脉冲输出等；2.双稳类电路作用：比较器，锁存器，反相器，方波输出及整形等：3.无稳类电路作用：方波输出，电源变换，音响报警，玩具等。
3.2 译码电路
译码电路由一块CD4017芯片组成。Q0～Q9这10个输出端的输出状态分别与输入的时钟个数相对应。如从0开始计数，则输入到第1个时钟脉冲时，Q1就变成高电平，输入第2个时钟脉冲时，Q2变成高电平……直到输入第10个时钟脉冲，Q0变为高电平。同时，进位端C0就输出一个进位脉冲，作为下一级计数的时钟信号。Cr为复位端，也为清零端。当Cr输入高电平时，电路复位，即输出端Q0为高电平，Q1～Q9为低电平。如此反复，只要NE555芯片的3脚送来的二进制信号不消失，CD4017芯片将二进制信号转换为十进制信号的计码工作就会反复进行下去。
3. 2. 1 CD4017芯片
CD4017 是5 位Johnson 计数器，具有10 个译码输出端，CP、CR、INH 输入端。时钟输入端的斯密特触发器具有脉冲整形功能，对输入时钟脉冲上升和下降时间无限制。INH 为低电平时，计数器在时钟上升沿计数；反之，计数功能无效。CR 为高电平时，计数器清零。Johnson 计数器，提供了快速操作、2 输入译码选通和无毛刺译码输出。防锁选通，保证了正确的计数顺序。译码输出一般为低电平，只有在对应时钟周期内保持高电平。在每10 个时钟输入周期CO 信号完成一次进位，并用作多级计数链的下级脉动时钟。CD4017的管脚排列和功能表分别如下图所示：
图6 图7
CD4017时序工作图：
图8
4 设计的总方案
4.1 设计要点
因为循环彩灯对频率的要求不高，只要能产生高低电平就可以了，且脉冲信号的频率可调，所以采用555定时器组成的振荡器其输出的脉冲作为下一级的时钟信号。计数器是用来累计和寄存输入脉冲个数的时序逻辑部件。在此电路中采用十进制计数分频器4017它是一种用途非常广泛的电路。其内部由计数器及译码器两部分组成，由译码输出实现对脉冲信号的分配，整个输出时序就是O0O2….O9依次出现与时钟同步的高电平，宽度等于时钟周期。显示电路主要由发光二极管组成，当4017的输出依次输出高电平时，驱动发光二极管也依次点亮，产生一种流动变化的效果。
4.2 方案总体电路图
图9 4.3 元件清单
图10
4.4 PCB图
图11
5 电路的调试
5.1 电路板调试
1）检查电路设计的原理图即导线的链接，并确定导线的链接与电路原理图一致。
2) 检查导线的链接，并检查导线是否断路，根据电路原理图，用数字万用表打到合适的档位，测试各导线对应的按点是否导通。
3) 检查试验仪器和器材是否完好，电源5V直流电压输出正常。发光二极管全部可以正常发光，电阻和电容全部正常，电位器可以正常调节。芯片CD4017和定位器NE555工作正常。当接通电源，流水灯可以正常顺畅的流动。
5.2 遇到的问题及其处理
1）流水灯只有部分闪烁，有一个灯不亮。检查电路板发现有虚焊，将虚焊的地方焊接好
检查之后重新测试。
2）流水灯没有正常流动，调节滑动变阻器发现流水灯没有依次循环现象。经过观察发现时变阻器的阻值不够大，后换了一个阻值较大的滑动变阻器。
3）只有一个灯光被点亮且不闪烁，检查发现与NE555相连的电解电容反接，调换引脚。
6 设计的总结
通过本次课程设计的学习，收获匪浅，使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。首先，通过学习使自己对课本上的知识可以应用于实际，使的理论与实际相结合，加深自己对课本知识的更好理解，同时实习也段练了我个人的动手能力，能够充分利用图书馆去查阅资料，增加了许多课本以外的知识。能对Altium designer软件的实际操作，达到学以致用。再者，经过对实现功能的要求，对各元器件的引脚功能、真值表的分析、并设计其原理图，还有画原理图的PCB图也是对实际动手能力的一大考验，因为之前还没学到EDA这门课的实验知识，所以只能自己去查阅资料和下载软件一步一步弄懂来，在这过程中收获很大。
在设计的过程中遇到很多问题，这毕竟第一次做的，难免会遇到过各种各样的问题，同时在设计的过程中发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固。这次的课程设计同时表明，任何的实践活动，都不可能闭门造车，是必须去吸取前人的实践经验，这就要求在课程设计的过程中，从网络上，从图书馆，借寻相关资料书籍等，有力地指导课程设计。通过这次课程设计，我拓宽了知识面，锻
炼了能力，综合素质得到较大提高。在此过程中，感谢老师的理解与帮助，再次十分的感谢老师！
参考文献
[1] 阎石. 数字电子技术基础-5版[M]. 高等教育出版社, 2006
[2] 谢自美. 电子线路设计-实验-测试[M]. 华中科技大学出版社, 2000
[3] 高有堂. EDA技术及应用实践 .清华大学出版社, 2006
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[5] 肖利民. CD4017原理和应用. 电子制作，2000
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[7] 童诗白.模拟电子技术基础-4版[M].高等教育出版社，2007
课程名称：单片机课程设计 设计题目：流水灯彩灯设计 学院：应用技术学院 专业：电子信息工程信息方向
目录 一、实训的目的 (3) 二、实训的基本要求 (3) 三、电路基本工作原理 (4) 四、组装过程及技巧 (5) 五、软件设计及程序清单 (5) 六、心得体会 (11) 一、实训的目的 通过具有一定功能和应用价值的一个具体产品的设计与制作，或
者一个实际项目的开发与应用，使学生受到工程设计、制造工艺、调试检测和撰写技术报告的系统训练，启迪我们的创新思维，培养我们分析问题和解决问题的综合能力。通过实训使我们巩固、加深和学习光电子技术的基础理论、基本知识和技能技能。使我们正确地选择和使用常用电工仪表、电子仪器及有关实验设计。使我们掌握基本电量及电子元件的测试技术、实验方法和数据的分析处理。使我们能应用已学的理论知识设计简单的应用电路，合理选择元器件构成实用的电子小系统。使我们受到基本的实验技能、系统的工程实践和撰写技术报告的初步训练。培养我们严肃认真、实事求是、独立思考、踏实细致的科学作风和创新的精神。 二、实训的基本要求 要求： 1. 该流水灯设置12个发光二极管，两个按键K1和K2。 2. 上电后，12个LED灯全亮 3. 两个按键一个用于流水灯的启动和停止，另一个用于选择流水灯的花样。 4.“流水”的花样不得少于两种，越多越好。 三、电路图及其基本工作原理 该电路由2个30PF的电容和一个晶震组成的，其中晶振接在18和19引脚。这个作用是为单片机提供一个正常的工作时钟频率
单片机40引脚接+5V的电源，20引脚接地。使用510Ω电阻和发光二极管组成12条支路，分别对应连接单片机的P1口12个。才用共阳极接法40段接上5V的外加电压，通过单片机的P1口控制输出高电平还是低电，当电压为低电平的时候，二极管发光。 电路图如下： 四、组装过程及焊接技巧 （1）材料：松香、焊锡。焊接时最常用的焊料是焊锡。松香焊剂是一种可靠的焊剂，它在电路维修和电子制作中应用广泛。将焊接的
基于单片机的LED流水灯设计 设计任务 1掌握MCS-51系列8051、8255的最小电路及外围扩展电路的设计方法 2了解单片机数据转换功能及工作过程 3设计LED流水灯系统，实现8个LED霓虹灯的左、右循环显示4完成主要功能模块的硬件电路设计 5用proteus软件完成原理电路图的绘制 一设计方法 本课题使用AT89C51单片机时无须外扩存储器。因此，本流水灯实际上就是一个带有八个发光二极管的单片机最小应用系统，即为由发光二极管、晶振、复位、电源等电路和必要的软件组成的单个单片机。如果要让接在P1.0口的LED1亮起来，那么只要把P1.0口的电平变为低电平就可以了；相反，如果要接在P1.0口的LED1熄灭，就要把P1.0口的电平变为高电平；同理，接在P1.1～P1.7口的其他7个LED 的点亮和熄灭的方法同LED1。因此，要实现流水灯功能，我们只要将发光二极管LED1～LED8依次点亮、熄灭，8只LED灯便会一亮一暗的做流水灯了。由于人眼的视觉暂留效应以及单片机执行每条指令的时间很短，我们在控制二极管亮灭的时候应该延时一段时间，否则我们就看不到
“流水”效果了。 二方案论证与比较 2.1循环移位法 在上个程序中我们是逐个控制P1端口的每个位来实现的，因此程序显得有点复杂，下面我们利用循环移位指令，采用循环程序结构进行编程。我们在程序一开始就给P1口送一个数，这个数本身就让P1.0先低，其他位为高，然后延时一段时间，再让这个数据向高位移动，然后再输出至P1口，这样就实现“流水”效果啦。由于8051系列单片机的指令中只有对累加器ACC中数据左移或右移的指令，因此实际编程中我们应把需移动的数据先放到ACC中，让其移动，然后将ACC移动后的数据再转送到P1口，这样同样可以实现“流水”效果。具体编程如下所示，程序结构确实简单了很多。 2.2查表法 上面的两个程序都是比较简单的流水灯程序，“流水”花样只能实现单一的“从左到右”流方式。运用查表法所编写的流水灯程序，能够实现任意方式流水，而且流水花样无限，只要更改流水花样数据表的流水数据就可以随意添加或改变流水花样，真正实现随心所欲的流水灯效果。我们首先把要显示流水花样的数据建在一个以TAB为标号的数据表中，然后通过查表指令“MOVC A，@A+DPTR”把数据取到累加器A中，然后再送到P1口进行显示。具体源程序如下，TAB标号处的数据表可以根据实
三极管流水灯电路设计 王雅 20111041105；韦梦娜 20111041107 摘要：3组12只LED流水灯是特别针对电子装配与调试技能设计出来的，值得学习和电路分析。本文分析了该流水灯电路的特点及其电路工作原理的说明。 关键字：3组12只LED流水灯；电路设计；循环。 1 引言 随着科学技术的发展,电力电子设备与人们的工作、生活的关系日益密切。各种小套件层出不穷，功能多样。本文所设计的电子制作可以说是电子初学者学习电子的最佳入门制作！其制作方式容易，趣味横生，更能提高初学者的动手能力！让初学者在制作学习中感受电子技术带来的乐趣！ 2 系统的功能描述 这款3组12只LED流水灯具有制作容易、有趣易学的特点，电路焊接成功后，装入电池，即可正常工作，3组12只发光二极管便会被轮流点亮，不断的循环发光，达到流动的效果。 3 设计原理 3.1 电路工作原理说明： 本电路是由3只三极管组成的循环驱动电路。每当电源接通时，3只三极管会争先导通，但由于元器件存在差异，只会有1只三极管最先导通。这里假设V1最先导通，则V1集电极电压下降，使得电容C2的左端下降，接近0V。由于电容两端的电压不能突变，因此此时V2的基极也被拉到近似0V，V2截止，V2的集电极为高电压，故接在它上面的发光二极管LED5-LED8被点亮。此时V2的高电压通过电容C3使V3基极电压升高，V3也将迅速导通，因此在这段时间里，V1、V3的集电极均为低电压，因此只有LED5-LED8被点亮，LED1－LED4、LED9-LED12熄灭。但随着电源通过电阻R3对C2的充电，V2的基极电压逐渐升高，当超过0.7V时，V2由截止状态变为导通状态，集电极电压下降，LED5－LED8熄灭。与此同时，V2的集电极下降的电压通过电容C3使V3的基极电压也降低，V3由导通变为截止，V3的集电极电压升高，LED9-LED12被点亮。接下来，电路按照上面叙述的过程循环，3组12只发光二极管便会被轮流点亮，不断的循环发光，达到流动的效果。改变电容C1、C2、C3的容量可以改变循环速度，容量越小，循环速度越快。电源使用2节5号干电池即可。 3.2元件清单： 3.3 电路图
电子技术课程设计 ---彩灯控制器 学院：电子信息工程学院 班级： 学号： 指导教师：
彩灯控制器 一、设计任务与要求： 设计一个彩灯控制器，要求： 1.四路彩灯从左向右逐次渐亮，间隔为1秒。 2.四路彩灯从右向左逐次渐灭，间隔为1秒。 3.四路彩灯同时点亮，时间间隔为1秒，然后同时变暗，时间为1秒，反复4 次。 二、总体框图 图（1）总体框图 根据设计要求，电路设计大体思路如下： 由脉冲发生器发出频率脉冲信号，利用计数器加法计数功能输出0000~1111的脉冲信号，经过数据选择器分别在0000~0011，0100~0111，1000~1111三个时段输出不同的高低电平，控制移位寄存器实现右移→左移→置数功能，从而控制
彩灯按照设计要现亮灭。 三、选择器件 本次课程设计所用器件如表一： 表一本次课程设计所用器件 1.同步二进制计数器74LS163
表二7-3 74LS163功能表 根据逻辑图、波形图、功能表分析，74LS163具有如下功能： 管脚图逻辑符号 1)1是同步4位二进制加法计数器，M=16，CP上升沿触发 2)2既可同步清除，也可异步清除。同步清除时，清除信号的低电平将在下一 个CP上升沿配合下把四个触发器的输出置为低电平。异步清除时，直接用 清除信号的低电平把四个触发器的输出置为低电平。 3)3同步预置方式：当LD = 0时，在CP作用下，计数器可并行打入预置数据. 当LD = 1时，使能输入PT同时为高电平，在CP作用下，进行正常计数。 4)PT任一为低时，计数器处于保持状态。 5) 5 CO为进位输出，可用来级联成n位同步计数器。 2．四位双向移位寄存器74LS194
CD4017流水灯电路设计 摘要：随着LED技术的不断发展以及LED在低功耗、长寿命、环保等方面的优势，LED应用领域逐渐增多。同时，许多国家在看到LED巨大的市场潜力后，纷纷出台各项鼓励措施大力推动LED在各领域中的应用。目前，LED的应用已经从最初的指示灯应用转向更具发展潜力的显示屏，景观照明、背光源、汽车车灯、交通灯、照明等领域，LED应用正呈现出多样化发展趋势。 本次毕业设计就是用小功率LED作为发光体替代实验室中价格昂贵的钠光灯或白炽灯。并利用555定时器、可变电阻普通电阻、电解电容以及普通电容构成可调驱动电路，驱动CD4017计数器构成的译码电路，使LED依次循环发光，从而组成循环流水灯。 关键词： CD4017 555定时器 LED
目录 设计任务和要求 (3) 1.引言 (4) 2.总体设计方案选择与说明 (5) 2.1 方案选择 (5) 2.2 电路工作原理： (5) 3.单元硬件设计说明 (5) 3.1 555定时器 (6) 3.2 自激多谐振荡器 (10) 3.3 十进制计数／分频器CD4017 (11) 3.3.1 CD4017内容说明： (11) 3.3.2 CD4017十进制计数器内部电路图： (12) 3.3.3 CD4017时序波形图： (13) 3.3.4 CD4017引脚图如下： (14) 3.3.5 CD4017引脚功能： (14) 3.4 发光二极管（LED） (15) 3.4.1 LED 特点 (13) 3.4.2 LED光源的特点 (16) 3.5 元件明细表 (17) 4.软件说明 (18) 4.1 Protel99简介 (18) 4.2 Proteus简介 (19) 5.安装调试方法 (19) 5.1 安装方法 (19) 5.2 调试方法 (20) 6.总结 (20) 7.致谢 (21) 8.参考文献 (22) 附录一 (22) 附录二 (24) 附录三 (25) 附录四 (26)
一．设计目的及要求 1.1 课程设计的目的 1、巩固和加强《数字电子技术》课程的理论知识。 2、掌握电子电路的一般设计方法，了解电子产品研制开发过程。 3、掌握电子电路安装和调试的方法及其故障排除方法，学会用ewb 软件或multisim软件对电路仿真。 4、通过查阅手册和文献资料，培养独立分析问题和解决问题的能力。 5、培养创新能力和创新思维。 1.2 要求 用中规模集成电路实现6路彩灯控制电路，主要用计数器、译码器、移位寄存器等芯片集成，实现以下5种演示花型： 花型1：6路彩灯同时亮； 花型2：6路彩灯同时灭； 花型3：6路彩灯从左至右逐路点亮； 花型4：6路彩灯左侧三个全亮，同时右侧三个全灭； 花型5; 6路彩灯右侧三个全亮，同时左侧三个全灭；
要求彩灯亮、灭一次的时间可调，花型转换的顺序为：花型1、花型2、花型3、花型4，花型5、花型1······且电路有复位控制，复位按钮闭合时彩灯循环输出，按钮断开彩灯熄灭。 二、设计方案的选择和电路框图 2.1 题目分析 我们设计的流水灯实际上是主要使用一个555定时器、一个74LS160，一个74LS42和两个74HC194，这四个芯片对,6个彩灯进行控制，产生循环控制的效果。 2.2题目设计 花型1,111111；花型2,000000；花型3,100000——010000——001000——000100——000010——000001；花型4,111000；花型5,000111。用74HC194移位寄存器来实现。用74LS42译码器来实现对194的控制，实现194的清零，并行输入，以及右移。用74LS160十进制计数器控制42译码器的输出，555定时器根据滑动电阻的调节来实现输出时钟脉冲周期的不同从而控制160计数的快慢，也就实现了彩灯闪烁时间的可调。 2.3 结构框图
深圳大学实验报告实验课程名称：数字电路与逻辑设计 实验项目名称：彩灯流水电路的设计 学院：信息工程专业： 报告人： 学号：班级： 同组人： 指导教师： 实验时间： 实验报告提交时间：
一、设计题目 设计一电路以驱动八只灯，并使其七亮一暗，且这一暗灯按一定节拍循环右移。 二、实验仪器与材料 （1）RXS-1B数字逻辑电路实验箱； （2）74LS90（十进制计数器）、74LS161（4位二进制同步计数器（异步清除））、74LS138（3线-8线译码器）、74LS04（六反向器）、74LS20（双四输入与非门）。 三、设计方法提示 该电路可分别用如下几个方案实现： （1）用一片十进制计数器（74LS90）接成八进制计数器和3线-8线译码器（74LS138）实现。 （2）用一片四位二进制计数器（74LS161）和3线-8线译码器（74LS138）实现。 四、实验方法 自拟。 五、实验报告要求 画出实验电路，回答思考题。 六、思考题 （1）如果本设计题改为八只灯七暗一亮，且这一亮灯按一定节拍循环右移，那电路该如何改动。 （2）现代城市有各种复杂的、变化异彩的彩灯图案（有左移的、有右移的、有方的、有圆的、有上移的、有下移的），你能构思出现实中这些彩灯图案的电路框图吗？
用一片十进制计数器（74LS90）接成八进制计数器和3线-8线译码器（74LS138）实现
用一片四位二进制计数器（74LS161）和3线-8线译码器（74LS138）实现
思考题 （1）如果本设计题改为八只灯七暗一亮，且这一亮灯按一定节拍循环右移，那电路该如何改动。 答：附加两片74LS04芯片，将74LS138芯片的所有输出信号对应输入74LS04芯片的输入端，再从74LS04芯片的输出端对应输出到彩灯上。 （2）现代城市有各种复杂的、变化异彩的彩灯图案（有左移的、有右移的、有方的、有圆的、有上移的、有下移的），你能构思出现实中这些彩灯图案的电路框图吗？ 答：能。只需合理地改变彩灯摆放位置即可得到相应的图案。
数字电子技术课程设计报告 (彩灯控制器) 专 专业：电子信息工程 班级：7B1211 学号：123025 姓名：白旭飞 年月：2014-6-28
一、设计要求 1. 以8或10个指示灯作为显示器件，能自动的从左到右、从右到左自动的依次被点亮，如此周而复始，不断循环。 2．打开电源时控制器可自动清零，每个指示灯被点亮的时间相同约为0.5S～2S 范围内。 3．用计算机画出设计电路图，进行仿真分析验证其正确性。 4．写设计说明书一份（画总原理框图以及说明主要工作原理，单元电路的设计和元器件的选择，画出完整的电路图和元器件明细表，收获、体会及建议） 二、设计的作用，目的 1.作用 利用控制电路可使彩灯（例如霓虹灯）按一定的规律不断的改变状态，不仅可获得良好的观赏效果，且可以省电（与彩灯全亮相比）。 2.目的 用NE555芯片，74LS151芯片,74LS163芯片,74LS194，以及一些逻辑门芯片完成彩灯控制器。 三、设计的具体实现 1．系统概述 接通电源时，555占空比可调振荡器产生1s单位的脉冲，脉冲送到下一个模块74LS151计数器，目的实现模5计数器，达到每五秒生成一个脉冲输向下一个芯片74LS194移位寄存器以及计数器74LS163。进而彩灯在脉冲的作用下依次点亮，并实现循环，完成实验要求。 2.总体思路 先用555定时器用来生成1s标准单位cp脉冲，把脉冲给计数器74LS151，通过74LS151形成模5加法计数器，再将74LS151输出信号供给74LS194移位寄 存器输入端，Q 0，Q 1， Q 2 和Q 3 接彩灯然后连接几个逻辑门，把74LS194接成环形 计数器。就能实现基本电路要求。 3.方案设计 总体电路共分三大块。第一块实现时钟信号的产生；第二块实现灯亮灭情况的演示；第三块实现灯亮灭的控制及节拍控制。
彩灯控制器的设计 一.内容提要： 随着社会的发展，街道、商场或公共场所通常都装有各种五彩斑斓的灯饰，这些霓虹灯既可以美化人们的生活空间，也给这个社会增添了不少色彩。特别是每逢节日晚上都能看到街道旁都挂起五彩缤纷彩灯，给人一种节日的气氛。然而，彩灯作为我们生活中的一部分，我们既要知道其然，还要知其之所以然。因此，我们有必要去研究彩灯的工作原理。本次设计主要阐述了由电子电路设计一个彩灯控制器，控制红绿黄三个灯，按一定规律依次点亮。即由电子电路实现一个可循环效果的彩灯控制器。 本设计主要讲述了彩灯控制器的工作原理以及其各个组成部分，记述了我在整个设计过程中对各个部分的设计思路、对各部分电路设计方案的选择、元器件的筛选、以及对它们的调试、对调试结果的分析，到最后得到比较满意的实验结果的方方面面。 二设计主要要求及指标 1、控制红、绿、黄一组彩灯循环闪亮，变化的规律是：红→红绿→绿→ 黄绿→黄→全亮→全灭→红，如此循环，产生“流水”般的效果。 2、彩灯白天不亮，夜晚自动亮。 3、“流水”的速度由快到慢，再由慢到快循环变化。 三、设计提示 原理框图如图1所示 1、彩灯的亮灭共有七种情况，可设计一个七进制的计数器，用计数器的状态控 制彩灯的亮灭；计数器应能够自启动。 2、“流水”的速度的控制可用两片555定时器电路实现。两片555接成振荡频 率不同的多谐振荡器，用频率低的振荡器上积分电容的三角波信号，调制另一个频率高的振荡器的振荡频率，使其高低往复变化。 3、用光敏器件（光敏电阻、光敏二极管、光敏二极管等）检测周围环境的光强， 以区分白天、夜夜，控制彩灯的亮灭。
图1 彩灯控制器框图 四．设计思路 根据题目要求，整体结构为脉冲信号源输出一定频率的脉冲给七进制计数器，七进制计数器受脉冲控制输出Q 1、Q 2、Q 0的不同状态，从而控制逻辑电路，逻辑电路输出控制彩灯的亮灭，达到要求。 根据所学内容，可分别确定所需元件,脉冲信号源有很多种，但要频率可控，可采用CB555定时器组成的多谐振荡器和滑动变阻器完成，多谐振荡器是常用的一种矩形波发生器，滑动变阻器通过改变其内部电阻来改变其输出矩形波的频率。七进制计数器可通过74LS160型同步十进制计数器改接而得。逻辑电路可使用74LS138型3位二进制译码器控制彩灯。 光敏器件检测电路 脉冲发生 七进制计数逻 辑 电 路 红 黄 绿 Q2 Q1 Q0 D CP 加减控制 循环结束结束判别 时钟快慢 控制
黄河科技学院毕业设计说明书第1页 1 绪论 1.1 课题背景及目的 今时代是一个新技术层出不穷的时代，在电子领域尤其是自动化智能控制领域，数字逻辑电路的发展也日趋迅速，通常流水灯的设计会选择单片机编程，虽然单片机具有体积小、功能强、成本低、应用面广等优点，但是，选择单片机更大的增加了设计费用，并且对设计者的编程语言要求高，而在数字电路中，中规模集成电路以其功能强大、种类繁多，得到广泛应用。很多中规模集成电路都具有通用性，它的应用已不仅仅局限于其本身所具有的功能。如本文所设计的流水灯电路，就是利用中规模集成电路的功能扩展，将移位寄存器构成移存型计数器，将其输出端接到多个LED指示上。利用数字电路来控制灯的状态，并显示设计结果。其主要的电路原理：整个流水灯电路由时钟产生，流水程序控制驱动及功率控制元件电源供给电路等电路组成。 1.2 课题研究方法 常见的流水灯控制系统中，是使用微机控制，设备复杂，成本较高；另外应用单片机控制，虽然简单，但系统智能化及传输可靠性低，且对语言的编程能力要求较高，均不理想。为了提高系统可靠性、实用性，从而研究了一种基于模拟电子技术和数字电子技术的循环控制系统。这种设计不仅仅应用到流水灯的控制，也在工业生产中提高自动化循环控制得到利用。为了发光二极管形成流水效果，将电源加在555定时器中，定时发送脉冲，通过CD4017循环计数，由CD4066控制开关，使发光二极管逐个接受高电平，循环亮起，设计中，选用四种颜色的发光二极管，从而形成更好的流水效果。 1.3 基本要求设计方案 （1）设计一个彩灯控制电路，使其能够产生一个控制信号控制彩灯实现灯光变换的功能。 （2）该彩灯控制电路，在完成基本变化的基础上，可以实现彩灯的流向性，间歇性变化的要求，从而使彩灯更加丰富化。
单片机课程设计 2014年 6月 15日 课 程 单片机课程设计 题 目 花样流水灯 院 系 电气工程及其自动化系 专业班级 1112班 学生姓名 温亿锋 学生学号 201111631227 指导教师 张瑛
一丶任务 设计一款以AT89C51单片机作为主控核心，按键控制电路、流水灯显示电路以及单片机最小系统等模块组成的核心主控制电路。 二丶设计要求 通过发光二极管显示不同的花样（至少有六种花样），并且可以通过按键来控制流水灯的速度。 三丶设计方案 本方案主要是通过对基于单片机的多控制、多闪烁方式的LED流水灯循环系统的设计，来达到本设计的要求。其硬件构成框图如下图所示，以单片机为核心控制，由单片机最小系统（时钟电路、复位电路、电源）、按键控制电路、LED 发光二极管和5V直流电源组成。 单片机流水灯循环控制系统硬件框图 此设计方案中单片机的P1口接5路按键控制电路，实现流水灯花型的切换功能；单片机的P3.7引脚接上一个按钮开关以实现对流水灯闪烁频率的控制，即实现了快慢两种节拍实现花型的变换；单片机上的P2口接八路LED发光二极管组成流水灯电路，显示流水灯循环情况。 四丶系统硬件设计 4.1 直流稳压电源电路
对于一个完整的电子设计来讲，首要问题就是为整个系统提供电源供电模块，电源电路的稳定可靠是系统平稳运行的前提和基础。电子设备除用电池供电外，还采用市电（交流电网）供电。通过变压、整流、滤波和稳压后，得到稳定的直流电。直流稳压电源是电子设备的重要组成部分。本项目直流稳压电源为+5V。 直流稳压电源的制作一般有3种制作形式，分别是分立元件构成的稳压电源、线性集成稳压电源和开关稳压电源。下图为稳压电源采用的是三端集成稳压器7805构成的正5V直流电源。 三端固定式集成稳压电源电路图 AT89C51单片机的工作电压范围：4.0V---5.5V，所以通常给单片机外接5V 直流电源。此处用3节1.5V的干电池供电。 4.2 单片机最小系统 要使单片机工作起来，最基本的电路的构成由单片机、时钟电路、复位电路等组成，单片机最小系统如图所示。 时钟电路：本系统采用单片机内部方式产生时钟信号，用于外接一个12MHz 石英晶体振荡器和2个30pF微调电容，构成稳定的的自激振荡器，其发出的脉冲直接送入内部的时钟电路。 复位电路：确定单片机工作的起始状态，完成单片机的启动过程。单片机系统的复位方式有上电自动复位和手动按键复位。本设计采用手动按键复位，该复位方式同样具有上电自动复位功能。
单片机课程设计报告 LED流水灯的设计 专业： 姓名：学号： 姓名：学号： 姓名：学号： 2015年月日
目录 LED流水灯的设计0 第一章绪论1 设计目的1 设计任务1 设计方法1 第二章设计内容与所用器件1 基本功能1 LED彩灯错误!未定义书签。 循环移位法2 第三章硬件系统设计2 单片机时钟电路2 第四章软件设计2 汇编语言和C语言的特点及编程 2 LED显示原理3 第五章系统调试与存在的问题4 程序下载4 硬件调试5 软件调试5 总结5 参考文献 6 LED流水灯的设计 [摘要]:当今社会，随着人们物质生活的不断提高，电子产品已经走进了家家户户，无论是生活或学习，还是娱乐和消遣几乎样样都离不开电子产品，大型复杂的计算能力是人脑所不能胜任的，而且比较容易出错。计算器作为一种快速通用的计算工具方便了用户的使用。计算器可谓是我们最亲密的电子伙伴之一。本设计着重在于分析计算器软件和开发过程中的环节和步骤，并从实践经验出发对计算器设计做了详细的分析和研究。 单片机由于其微小的体积和极低的成本，广泛的应用于家用电器、工业控制等领域中。在工业生产中。单片微型计算机是微型计算机称单片机，特别适用于控制领域，故又称为微控制器。 本系统就是充分利用了8051芯片的I/O引脚。系统以采用MCS-51系列单片机Intel8051为中心器件来设计LED流水灯系统，实现8个LED霓虹灯的左、右循环显示，并实现循环的速度可调。 [关键字]:单片机技术；系统设计；LED流水灯
第一章绪论 设计目的 通过本次课题设计，应用《单片机原理及应用》等所学相关知识及查阅资料，完成简易LED流水灯系统设计，以达到理论与实践更好的结合、进一步提高综合运用所学知识和设计的能力的目的。 通过本次设计的训练，可以使我在基本思路和基本方法上对基于MCS-51单片机的嵌入式系统设计有一个比较感性的认识，并具备一定程度的设计能力。 设计任务 在本次课程设计中，主要完成如下方面的设计任务： 1、掌握MCS-51系列8051的最小电路及外围扩展电路的设计方法； 2、了解单片机数据转换功能及工作过程； 3、设计LED流水灯系统，实现8个LED霓虹灯的左、右循环显示； 4、完成主要功能模块的硬件电路设计。 设计方法 本课题使用STC89C52RC单片机时无须外扩存储器。因此，本流水灯实际上就是一个带有八个发光二极管的单片机最小应用系统，即为由发光二极管、晶振、复位、电源等电路和必要的软件组成的单个单片机。 如果要让接在口的LED1亮起来，那么只要把口的电平变为低电平就可以了；相反，如果要接在口的LED1熄灭，就要把口的电平变为高电平；同理，接在～口的其他7个LED的点亮和熄灭的方法同LED1。因此，要实现流水灯功能，我们只要将发光二极管LED1～LED8依次点亮、熄灭，8只LED灯便会一亮一暗的做流水灯了。 由于人眼的视觉暂留效应以及单片机执行每条指令的时间很短，我们在控制二极管亮灭的时候应该延时一段时间，否则我们就看不到“流水”效果了。 第二章设计内容与所用器件 基本功能 利用STC89C52RC作为主控器组成一个LED流水灯系统，实现8个LED霓虹灯的左、右循环显示。 可选器件 51系列单片机、电容C104、、18?和1K的电阻、LED灯、按键、晶振等。 总体框架图
课程设计说明书 课程设计名称：数字电路课程设计 课程设计题目：四花样彩灯控制器 学院名称：信息工程学院 专业：通信工程班级：110422 学号：姓名：陈粤龙 评分：教师： 20 13 年9 月23 日 数字电路课程设计任务书20 12 －20 13 学年第 1 学期第19 周－20周 题目四花样彩灯控制 内容及要求 (1) 彩灯一亮一灭,从左向右移动 (2) 彩灯两亮两灭，从左向右移动 (3) 四亮四灭，从左向右移动 (4) 从1～8从左到右逐次点亮，然后逐次熄灭 (5) 四种花样自动变换。 进度安排 1.?布置任务、查阅资料、选择方案、领仪器设备：2天 2.?仿真、画PCB线路图：2天 3.?领元器件、制作、焊接：3天 4.?调试：2天 5.?验收：1天 6.?提交报告：2013-2014学年第一学期?2-3周 学生姓名：陈粤龙
注：1、此表一组一表二份，课程设计小组组长一份；任课教师授课时自带一份备查。 2、课程设计结束后与“课程设计小结”、“学生成绩单”一并交院教务存档。 前 言 彩灯控制器有着非常广泛的运用，如：LED 彩灯，音乐彩灯控制器，二维彩灯控制器等等，现简单介绍如下： 随着人们生活环境的不断改善和美化，在许多场合可以看到彩色霓虹灯。LED 彩灯由于其丰富的灯光色彩，低廉的造价以及控制简单等特点而得到了广泛的应用，用 彩灯来装饰街道和城市建筑物已经成为一种时尚。但目前市场上各式样的LED 彩灯控制器大多数用全硬件电路实现，电路结构复杂、功能单一，这样一 指导时间:2周 指导地点： E610 任务下达 2013年 9月 22日 任务完成 2013 年 9 月 25日 考核方式 1.评阅 □ 2.答辩 □ 3.实际操作□ 4.其它 □ 指导教师 系（部）主任 摘 要 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。本次设计的四花样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四花样彩灯控制器。首先要分析设计要求，从要实现四花样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，从它的右移输入端输入四种码来实现它的四种花样。根据四种花样确定这四种码，可通过模十六计数器74LS161的输出端接与门74LS08和非门74LS04产生。要实现彩灯的自动转换，把四种码输入四选一数据选择器74LS153的四个输入端，它的地址输入端接双D 触发器74LS74的两个输出端，74LS74可产生四种循环的状态，从而实现彩灯的自动转换。时钟信号由两个555产生，一个产生周期为0.721秒的矩形脉冲控制模十六计数器74LS161和八位右移寄存器74LS164,另一个产生周期为14.01秒的脉冲控制双D 触发器。当彩灯完成一种花样时，双D 触发器输出状态改变，数据选择器选择另一种码输出，彩灯变为下一种花样，直到完成四种花样再循环变化。 经实验验证，所设计的四花样彩器能完成四花样变换，每一种花样循环两次，四种花样不断循环。 关键字：时钟脉冲 分频 自动转换 控制器 数据选择器
目录 1.技术要求 (1) 2.设计方案及其比较 (1) 2.1方案设计要求 (1) 2.2基本原理 (1) 2.2.1原理概括 (1) 2.2.2主要元器件简介 (1) 2.3方案一 (5) 2.3.1方案原理 (5) 2.3.2软件仿真 (6) 2.4方案二 (7) 2.4.1 方案原理 (7) 2.4.2 软件仿真 (8) 2.5方案三 (8) 2.5.1 方案原理 (8) 2.5.2 软件仿真 (10) 2.6方案比较 (11) 2.6.1方案元件比较 (11) 2.6.2方案功能比较 (11) 2.6.3方案可实现性比较 (11) 3.实现方案 (12) 3.1方案元件 (12) 3.2方案原理 (12) 3.2.1谐振模块 (13) 3.2.2计数模块 (14) 3.2.3译码模块 (14) 3.2.4发光电路 (15) 3.3实现过程 (15) 3.4小结 (16) 4.调试过程及结论 (16) 4.1调试过程 (16) 4.2结论 (16) 5.心得体会 (16) 6.参考文献 (17)
圈式流水灯电路的设计 1.技术要求 设计一种利用发光二极管作为流水灯指示,实现连接成圆圈式的发光二极管依次循环点亮形成移动的光点,要求可以实现流水灯的循环时间可以调节。 2.设计方案及其比较 2.1方案设计要求 （1）按照技术要求，提出自己的设计方案（多种）并进行比较； （2）掌握计数、译码、控制及显示电路的工作原理及其电路结构，以NE555时基集成电路、74LS161和74LS138为主，设计一种圈式流水灯电路（实现方案）； 2.2基本原理 2.2.1原理概括 圈式流水灯电路主要包括两部分电路，第一部分电路产生矩形脉冲波，该部分电路可由555定时器构成多谐振荡器产生。第二部分电路实现选通发光二级管的功能，通过计数器和译码器实现圈式排列的灯循环闪亮，该部分电路的实现可采取多种方案。 由于555定时器产生矩形脉冲的周期取决于外接电阻和电容，所以流水灯发光时间的调节可以通过改变第一部分多谐振荡电路外接电阻阻值或电容大小实现，也可以通过改变第二部分电路的频率即进制来实现。 2.2.2主要元器件简介 （1）NE555定时器
流水灯电路的制作 一、概述： 随着电子技术的快速发展尤其是数字技术的突飞猛进，多功能流水灯凭着简易，高效，稳定等特点得到普遍的应用。在各种娱乐场所、店铺门面装饰、家居装潢、城市墙壁更是随处可见，与此同时，还有一些城市采用不同的流水灯打造属于自己的城市文明，塑造自己的城市魅力。目前，多功能流水灯的种类已有数十种，如家居装饰灯、店铺招牌灯等等。所以，多功能流水灯的设计具有相当的代表性。 多功能流水灯，就是要具有一定的变化各种图案的功能，主要考察了数字电路中一些编码译码、计数器原理，555定时器构成时基电路，给其他的电路提供时序脉冲，制作过程中需要了解相关芯片（NE555、CD4017）的具体功能，引脚图，真值表，认真布局，在连接过程中更要细致耐心。 二、电路原理图 三、电路工作原理 多功能流水灯原理电路图如上图所示。原理电路图由振荡电路、译码电路和光源电路三部分组成。本文选用的脉冲发生器是由NE555与R2、R3及C1组成的多谐振荡器组成。主要是为灯光流动控制器提供流动控制的脉冲，灯光的流动速度可以通过电位器R3进行调节。由于R3的阻值较大，所以有较大的速度调节范围。灯光流动控制器由一个十进制计数脉冲分配器CD4017和若干电阻组成。 CD4017的CP端受脉冲发生器输出脉冲的控制，其输出端(Q0~Q9)将输入脉冲按输入顺序依次分配。输出控制的脉冲，其输出控制脉冲的速度由脉冲发生器输出的脉冲频率决定。10
个电阻与CD4017的10个输出端Q0~Q9相连，当Q0~Q9依次输出控制脉冲时10个发光二极管按照接通回路的顺序依次发光，形成流动发光状态，即实现正向流水和逆向流水的功能。电源电路所采用的电源为。 四、板的设计 五、元器件清单 六、电路的组装与调试 1、电路的组装方法和步骤 （1）筛选元器件。对所有购置的元器件进行检测，注意它们的型号、规格、极性，应该保质量。 （2）按草图在PCB板上组装并焊接。 要求：①元器件布局整齐、美观，同类型元器件高度一致；
西安文理学院机械电子工程系 课程设计报告 专业班级电子信息工程（1）班 课程数字电子技术 题目彩灯控制器 学号 学生姓名 指导教师 2010年 1月
西安文理学院机械电子工程系 课程设计任务书 学生姓名专业班级学号 指导教师职称教授教研室 课程数字电子技术 题目 彩灯控制器 任务与要求 1.掌握NE555定时器的原理及使用方法。 2.学习74LS138译码器的使用方法。 3.掌握CD4040计数器的使用方法。 4.按照设计图连好电路，实现所需功能。 5.攥写课程设计报告 开始日期 2009年12月28日完成日期2010年1月8日 2010年1月8日
目录 设计目的 (1) 设计任务和要求 (1) 总体设计方案 (2) 功能模块设计与分析 (5) 电路的安装与调试 (8) 实验仪器及元器件清单 (11) 心得体会 (10) 附录一系统电路图 (9)
一、设计目的 用CD4040芯片、LS138芯片、NE555芯片完成彩灯控制器。 二、设计要求和任务 通过循序渐进地独立完成数字电路的设计任务，加深对理论知识的理解，有效地提高了动手能力，独立分析问题、解决问题能力，协调能力和创造性思维能力。重点提高在数字电路应用方面的实践技能，树立严谨的科学作风，培养综合运用理论知识解决实际问题的能力。通过电路的设计、安装、调试、整理资料等环节，初步掌握工程设计方法和组织实践的基本技能，逐步熟悉开展科学实践的程序和方法。 基本要求： （一）．掌握数字逻辑电路分析和设计的基本方法 1.根据设计任务和指标，初选电路； 2.通过调查研究、设计计算，确定电路方案； 3.选测元器件，安装电路，独立进行试验，并通过调试改进方案； 4.分析课程设计结果，写出设计报告。 （二）．培养一定自学能力和独立分析问题、解决问题能力 1.学会分析、找出解决问题的方法； 2.对设计中遇到的问题，能独立思考，查阅资料，寻找答案； 3.掌握一些测试电路的基本方法，课程设计中出现一般故障，能通过“分析、观察、判 断、试验、再判断”的基本方法独立解决； 4.能对课程设计结果进行分析和评价。 （三）．掌握安装、布线、调试等基本技能 1.掌握常用的仿真软件，并能够利用仿真软件进行一定的电路调试、改进； 2.掌握数字电路布线、调试的基本技巧； 3.巩固常用仪器的正确使用方法。 （四）．培养实践能力 通过严格的科学训练和工程设计实践，树立严肃认真、一丝不苟、实事求是的科学作风，并培养团结协作的精神。
设计报告书
多花型双节拍彩灯 摘要：彩灯控制器是用来使彩灯按照一定的形式和规律闪亮，起到烘托节日氛围、吸引公众注意力的作用，应用前景较为广泛。彩灯控制器实现方法多种多样，本次设计的这台彩灯控制器主要功能有：（1）可以控制8路彩灯或彩灯串；（2）既可以向左（逆时针）移动，也可以向右（顺时针）移动，还可以左右交替移动；（3）彩灯起始状态可以预置；（4）移动速度和左右交替速度可调节；（5）控制电路与负载（可以直接使用交流220V市电的彩灯）完全隔离。 关键词：彩灯控制器、速度可调、市电彩灯
目录 一、作品设计要求 (3) 1．设计要求 (3) 2．设计步骤 (3) 3．报告要求 (3) 二、作品设计原理分析 (3) 1．系统设计框图 (3) 2．分模块电路原理分析 (4) 三、作品调试及仿真 (8) 1．作品调试 (8) 2．作品仿真 (8) 四、作品设计制作总结 (15) 1．设计总结 (15) 2．创新改进意见 (16) 五、参考文献 (17) 附录1：系统电路总图 (18)
多花型双节拍彩灯 一、作品设计要求 1．设计要求： （1）设计一个八路彩灯，要以0.25秒和0.5秒两种节拍运行。 （2）三种不同的花型，自行设计。 2．设计步骤： （1）要有设计框图、采用层次的设计，分模块设计。 （2）原理图法和文本法均可。 （3）仿真（功能仿真和时序仿真） 3．报告要求： （1）将完成的设计原理图和分层的设计文件总结出来。 （2）说明实验结果，从.RPT中抄写资源使用情况。 （3）打印出传真泼型。说明设计结果。 （4）总结经验教训。提出建设性的意见。 二、作品设计原理分析 1．系统设计框图 经过多种设计方案的比较和论证，最终选择了以双向移位寄存器74LS194芯片为核心的设计方法。系统设计框图如下： 图1 系统设计框图
物理与电气工程学院课程设计报告 多路彩灯控制器 姓名 ** ** 学号 ********* 班级电气工程及其自动化1班 年级 2011级 指导教师李 *** 成绩 日期 2013.4.8
摘要八路循环彩灯控制器整体电路由三部分组成：脉冲发生电路、移位寄存器、控制电路。其中用时钟脉冲来启动电路，使其发出不同的频率产生不一样的脉冲，控制发光二极管，使电路更好的工作。主要采用 74LS194 芯片接成扭环形结构的移位器来实现，最后做到两种花型的彩灯循环控制。 一、实验目的： 根据知识掌握情况和兴趣选择题目，给出功能设计方案，插接、调试电路，完成要求的任务，达到巩固和应用“电子技术基础”和“数字电路与逻辑设计”课程基本理论和方法，初步掌握模拟与数字电路系统设计基本方法的目的。 二、实验要求： 设计一个4路移存型彩灯控制器，彩灯用发光二极管LED模拟，具体要求如下： 1、能演示三种花型，花型自拟。 2、选作：彩灯明暗变换节拍为1.0s和0.5s，两种节拍交替运行。 三、实验元件： 555定时器 1个 74194 2个 74161 2个 7404 2个
电阻150kΩ 1个 电阻4.7KΩ 1个 电阻20Ω 8个 电容4.7uF 1个 电容0.1 uF 1个 四、总体方案的设计： 经过分析问题及初步的整体思考，设计方案如下： 需要实际时钟产生电路，循环控制电路和彩灯左右移，及全亮全灭输出电路。时钟脉冲产生电路由脉冲发生器产生连续的脉冲。循环电路采用74LS161 ，74LS194实现彩灯的循环控制。具体主要通过两片双向移位寄存器74LS194 来实现彩灯电路控制，通过脉冲发生器来产生连续时钟信号的输入，由74LS161 计数器来控制信号的移动方向，实现左移，右移及亮灭的功能。总体电路原理图如下： 五、单元电路的设计：
: 目录 摘要 (Ⅰ) 1 理论知识准备 (1) 2 方案论证 (2) 备选方案 (2) 方案选择 (5) 3 电路设计 (7) 选择器件 (7) @ 555定时器 (7) 74LS194移位寄存器 (9) 功能模块 (10) 时钟脉冲产生电路 (10) 彩灯维持电路 (12) 显示电路 (14) 4 电路调试 (15) 总体电路仿真 (15) ~ 电路布线 (16) 电路调试结果 (17) 心得体会 (18) 参考文献 (19)
】 1 理论知识准备 本次做的彩灯循环控制其实也可以看成是不是用单片机而实现的流水灯电路，流水灯是一串按一定的规律像流水一样连续闪亮。流水灯控制是可编程控制器的一个应用，其控制思想在工业控制技术领域也同样适用。 循环彩灯控制可用多种方法实现，但对现代可编程控制器而言，利用移位寄存器实现最为便利。通常用左移寄存器实现灯的单方向移动；用双向移位寄存器实现灯的双向移动。控制程序中，关键在于数据移位方向的控制。单方向控制的流水灯，使用左移寄存器可容易地实现。如果流水灯的点亮顺序是双向的，则使用双向移位寄存器进行控制。 由于本次设计只是设计了单向的彩灯循环电路，所以彩灯控制电路由三个模块构成，显示电路﹑秒脉冲电路和维持电路。秒脉冲电路全程为电路提供矩形波信号使彩灯定时发亮；显示电路为维持电路提供电源：维持电路在显示电路部分提供电源的情况下为电路提供一段较长的高电平，使彩灯在全部变亮后保持一段时间。同时结合显示电路部分所带元件（主要是74LS194）的性质，使彩灯从右到左依次由暗变亮，亮后维持一段时间，然后熄灭，并且不断重复。 / 由于本次设计并不是很复杂，所以本设计只采用数字集成电路的555定时器和移位寄存器，产生相应的控制信号，从而控制彩灯的闪烁。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，就出现了八路自动循环切换的流水彩灯。 该设计可以用做广告牌边框灯光设计，如果用条形光柱代替彩灯，还可以作为广告牌的背景闪烁灯光使用，增强广告的感染力。
1.引言 当今时代是一个新技术层出不穷的时代，在电子领域尤其是自动化智能控制领域，传统的分立元件或数字逻辑电路构成的控制系统，正以前所未见的速度被单片机智能控制系统所取代。单片机具有体积小、功能强、成本低、应用面广等优点，可以说，智能控制与自动控制的核心就是单片机。目前，一个学习与应用单片机的高潮正在工厂、学校及企事业单位大规模地兴起。学习单片机的最有效方法就是理论与实践并重，本文笔者用AT89C51单片机自制了一款简易的流水灯，重点介绍了其软件编程方法，以期给单片机初学者以启发，更快地成为单片机领域的优秀人才。 2.硬件组成 按照单片机系统扩展与系统配置状况，单片机应用系统可分为最小系统、最小功耗系统及典型系统等。AT89C51单片机是美国ATM EL公司生产的低电压、高性能CMOS 8位单片机，具有丰富的内部资源：4kB闪存、128BRAM、32根I/O口线、2个16位定时/计数器、5个向量两级中断结构、2个全双工的串行口，具有4.25～5.50V的电压工作范围和0～24MHz 工作频率，使用AT89C51单片机时无须外扩存储器。因此，本流水灯实际上就是一个带有八个发光二极管的单片机最小应用系统，即为由发光二极管、晶振、复位、电源等电路和必要的软件组成的单个单片机。其具体硬件组成如图1所示。 图1 流水灯硬件原理图 从原理图中可以看出，如果要让接在P1.0口的LED1亮起来，那么只要把P1.0口的电平变为低电平就可以了；相反，如果要接在P1.0口的LED1熄灭，就要把P1.0口的电平变为高电平；同理，接在P1.1～P1.7口的其他7个LED的点亮和熄灭的方法同LED1。因此，要