流水灯电路的设计——电子线路CAD

彩灯控制器一、设计内容及要求：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求实现亮灭。

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74LS19474LS194内部原理图74LS194四位双向移位寄存器具有左移、右移、并行数据输入、保持、清除功能。

1）从图1中74LS194的图形符号和引脚图分析。

SRG4是4位移位寄存器符号，D0~D3并行数据输入端、D SL左移串行数据输入端、D SR右移串行数据输入端、S A（M0）和S B （M1）（即9脚和10脚）工作方式控制端分别接电平开关，置1或置0，CP 时钟输入端接正向单次脉冲，清零端接负向单次脉冲，Q0~Q3输出端。

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5V。

四、PCB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；②焊接良好，无虚焊、错焊、连焊等缺陷。

4017十路流水灯电路分析一、电路功能概述4017十路流水灯电路要紧由555组成的多谐振荡器产生脉冲提供给由4017组成的十进制移位计数器，进而操纵十路LED灯，通电后，LED灯从上往下逐个点亮，直到第十个LED灯，周而复始，且移动的速度能够调剂。

该电路的设计依据来源于闹市中的店铺LED广告牌，具有必然的有效价值。

二、电路原理图三、原理图工作原理4017十路流水灯电路要紧由多谐振荡器和移位计数器组成，由R1，RP1，C1，C2，555按时器集成电路等组成多谐振荡器产生脉冲信号，脉冲信号的频率有可变电阻RP1（电位器）操纵，产生的脉冲送到4017的CP0端（14脚），以便产生上升沿，提供计数脉冲。

以4017为核心元件组成的计数分派电路，每接收一个上升沿，Q0-Q9移位一次。

一、十进制计数器/脉冲分派器CD4017十进制计数器/脉冲分派器CD4017是5位Johnson计数器，具有10 个译码输出端，CP0、CP一、RST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刻无穷制。

RST 为低电平常，计数器在时钟上升沿计数；反之，计数功能无效。

RST 为高电平常，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。

译码输出一样为低电平，只有在对应时钟周期内维持高电平。

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。

真值表（功能表）二、集成时基555电路集成时基电路又称为集成按时器或555电路，是一种数字、模拟混合型的中规模集成电路，应用十分普遍。

它是一种产生时刻延迟和多种脉冲信号的电路，由于内部电压标准利用了三个5K电阻，故取名555电路。

555按时器本钱低，性能靠得住，只需要外接几个电阻、电容，就能够够实现多谐振荡器、单稳态触发器及施密特触发器等脉冲产生与变换电路。

它也常作为按时器普遍应用于仪器仪表、家用电器、电子测量及自动操纵等方面。

流水灯设计专业班级学生指导教师日期2011年7 月7日一．名称：流水灯设计方法：1.利用555定时器制作一个秒信号发生器。

（1）.555定时器的结构图图1.555定时器结构图（2）.555定时器功能表（3）.秒信号产生计算参数：图.3. 用555做的多谐振荡器因为R1=R2，所有取2搞47KΩ和一个2KΩ的电阻串联。

就得到如图3的设计图。

2．控制电路（1）.用分配器控制彩灯的流水式.74HC4017中1-7,9-11为输出管脚，输出为1000000000—010*******—0010000000—0001000000——0000100000——0000010000——00000001000——0000000100——00000000010——0000000001——1000000000.符号如下图。

逻辑图封装图14管脚是时钟输入端。

13是低电平有效。

15清零端端。

12管脚为进位端。

这个设计中我们只用1个芯片，所有不用12端。

（2）.时序波形图3.仿真过程通过一个星期的课程设计，我们了解到此次设计主要是完成LED循环闪烁电路的设计，当我把准备好关于此次课程设计的资料分析后，我没有到学校的实验室进行本次课程设计，而是天天在寝室或者图书馆来回跑，进过这些天的努力，终于完成了12V直流稳压电源和LED循环闪烁次得任务。

当我把电路连接好后，做了最后的检查，在检查过后，就是进行电路仿真过程。

当电路仿真成功后，就是进行LED循环闪烁电路部分的观察，当通电后，LED 循环闪烁，在通电后，看LED灯是否按照我们本次课程设计的要求进进行闪烁，如果不按照要求闪烁的话，再进行电路的检查，直到结果正确才成功。

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。

检查导线的链接，并检查导线是否断路，根据电路原理图，检查各导线对应的按点是否接好。

检查完线路，确定电路完全连好。

点击运行仿真，这是可以看到电路发光情况。

一、设计题目流水灯设计二、设计要求1、通过本次课程设计对80C51单片机对数据的处理和输出显示的认识和理解。

2、能够结合单片机对数据的处理输出显示了解单片机软件的应用。

3、将软、硬件有机地结合，软件系统采用汇编语言编写程序，并在WAVE中调试运行。

三、设计内容功能描述：1.功能要求：程序运行后，将依次循环出现8只LED依次逐个点亮，依次逐个叠加，依次逐个递减，从两边靠拢后分开，从两边叠加递减的流水灯效果。

2.使用说明：总体分三大部分（1）8个发光二极管（2）80C51单片机（3）软件部分按照硬件电路图把8个发光二极管依次连接P1.0~P1.7如图所示，EA (80C51 31脚) 为访问外部程序存储器控制信号，低电平有效当。

当EA端保持高电平时，单片机访问片内程序存储器的程序。

若超出该范围时，自动转去执行外部程序存储器的程序。

当EA端保持低电平时，无乱片内有无程序存储器，均只访问外部程序存储器,所以硬件电路要保持31脚高电平。

18 、19脚是接外部晶振的两脚，根据硬件电路图接上12MHz的外部晶振。

9脚是复位脚即为RESET，该引脚为单片机的上电复位端，当单片机晶体振荡器工作时，该引脚上出现两个机器周期的高电平，就可以实现复位操作，使单片机回复到初始状态。

图9脚就是上电复位电路连接图。

3.基础知识：80C51单片机的寻址方式包括寄存器寻址、直接寻址、寄存器间接寻址、立即寻址以及基址寄存器加变址寄存器间接寻址5种寻址方式。

其中基址寄存器加变址寄存器间接寻址方式一般用于访问程序存储器中的数据表格。

这种寻址方式是以DPTR 或PC作基址寄存器，以累加器作变址寄存器，并以两者内容相加成的16位地址作为操作数的地址，以达到访问数据表格的目的。

即熟悉运用查表指令编写程序。

查表指令可用于复杂代码转换显示，通过查表指令可以实现复杂的显示效果，并可以减少程序代码。

四、程序设计1、程序内容；----------------------------------------------- ；流水灯实例；功能：点亮发光管LED并闪烁；-----------------------------------------------ORG 0000H ;伪指令，指定程序从0000HLJMP MAIN ; 跳转指令，程序跳转到MAIN处ORG 0100H ; 伪指令，指定以下程序从0100H开始存放 MAIN:MOV SP ,#60H ; 给堆栈指针赋初值MOV P1,#0FFH ;给P1赋初值，LED全熄灭；以下为查表程序MOV DPTR,#LED TABLELIGHT :MOV R7, #42LOOP :MOV A , #42SUBB A , R7MOVC A ,@A+DPTRMOV P1 , A ; 输出显示LCALL DELAY ; 调延时子程序DJNZ R7 , LOOPSJMP LIGHT ;跳转，程序继续；延时子程序DELAY :MOV R7 ,#10HDELAY0 :MOV R6 ,#7FHDELAY1 :MOV R5 ,#7FHDJNZ R5 ,$DJNZ R6 ,DELA Y1DJNZ R7 ,DELA Y0RET; 表格数据LED TABLE :DB 0FFH ；全部熄灭DB 0FEH, 0FDH,0FBH,0F7H,0EFH,0DFH,0BFH,07FH；依次逐个点亮DB 0FEH,0FCH,0F8H,0F0H,0E0H,0C0H,080H,000H; 依次逐个叠加DB 080H,0C0H,0E0H,0F0H,0F8,0FCH,0FEH,0FFH; 依次逐个递减DB 07EH,0BDH,0DBH,0E7H,0E7H,0DBH,0BDH,07EH;两边靠拢后分开DB 07EH,03CH,018H,000H,000H,018H,03CH,07EH; 两边叠加后递减DB 000H ；全部点亮END六、成员分工七、心得体会这次这个单片机的课程设计我们完成的不太理想，我们小组有四个人。

彩灯流水电路(流水灯)的设计对于彩灯流水电路的设计，我们一般采用LED流水灯的形式。

LED流水灯的原理是通过输入一个时钟信号，来控制LED灯的亮灭顺序，从而实现LED灯的流水效果。

下面就以一个8位LED流水灯电路为例，来分步骤介绍如何进行彩灯流水电路的设计。

1. 材料与元器件的准备该8位LED流水灯电路所需要的材料与元器件如下：（1）芯片：AT89C51（2）时钟：11.0592MHz（3）LED数码管：8款（4）电阻：九个330欧姆电阻（5）电容：两个22pF陶瓷电容（6）稳压管：7805（7）热熔胶枪（8）面包板2. 电路原理图设计接下来，我们需要根据电路的设计要求，来进行电路原理图的设计。

如下图所示，该电路原理图包含了AT89C51芯片、时钟、稳压管、电容以及LED数码管等元器件。

其中，AT89C51芯片作为电路的主控制芯片，时钟则用来控制电路的工作频率。

LED数码管则是用来实现LED灯的罗列效果。

3. 电路焊接装配电路原理图完成后，进入电路焊接与装配环节。

首先，我们需要将元器件逐一地焊接在面包板上。

这里，我们需要注意焊接的顺序和脚位。

接着，将电路连线固定在面包板上，然后接上电源线，即可启动LED数码管。

4. 代码编写最后，我们需要编写AT89C51芯片的代码。

该代码用来控制LED数码管的流水效果。

该代码的编写需要考虑以下几个方面：（1）如何将LED数码管控制程序放入芯片中？（3）如何实现不同的流水显示模式？（4）如何使用时钟来控制LED数码管的刷新速度？经过以上步骤的设计后，我们便可成功地制作出一款功能完善的彩灯流水电路产品。

如需实现更高级别的彩灯效果，还需不断探究和创新。