8路彩灯控制器设计详细讲解(附图)

工作原理
该电路先由光敏电阻、继电器、9014三极管组成光控制电路，电路的光敏电阻受到光的照射下，光敏电阻呈低阻状态，使9014三极管的基极电位降低，处于截止状态，继电器K不吸合，灯不亮；当光敏电阻不受到光照条件，光敏电阻的阻值逐渐变大，9014三极管的基极电位上升，当上升到一定程度后，9014三极管导通，继电器K吸合，电路有输出，灯亮。

再由555定时器、74LS90计数器、74LS138译码器组成八路彩灯循环电路（如图2）。

74LS90计数器的时钟
由555震荡电路提供，改变555的震荡频率可改变计数器的计数快慢，即可控制彩灯的闪烁快慢，计数器输出信号输入至138译码器，由138译码，根据计数器输出不同的计数结果，即可控制138译码器译码得到8种不同的输出信号，决定控制彩灯的循环变化。

显然，不同的计数器与译码器电路，得到的是不同的彩灯循环控制结果。

若译码器不变，在计数器的控制端输入不同的控制信号，进行不同的计数，则在输出端可见不同的彩灯循环输出。

《8路彩灯控制电路设计》祥设计报告专业：_______________班级：_______________姓名: ________________学号：_______________指导教师：____________2014年6月25日1 •课程设计的目的2. 课程设计题目描述和要求3. 电路设计4. 设计过程中遇到的问题及解决办法5. 结论与体会附表参考书目1 •课程设计目的1.熟悉仿真软件Multisim ,使用软件经行电路仿真；2.第握数字电路课程学习的常见芯片的功能，熟悉其工作原理：3.了解数字系统设计的基本思想和方法，学会科学的分析问题、解决问题;4.增强学生动手能力，增加学生理论和实践结合的机会。

2. 课程设计题目描述和要求设计题目八路彩灯控制电路设计，即设计并制作8路彩灯控制电路，用以控制8个LED按照不同的花色闪烁设计要求1. 接通电源，电路开始工作，LED灯闪烁：2. LED灯按照事先设计的方式工作，要求闪烁的模式不能少于三种模式3. 电路设计3. 1闪烁花型设计花型I ：8路彩灯分成两半从右到左依次点亮，全亮后再从右到左依次熄灭。

花型1【：8路彩灯由中间到两讪对称的依次点亮，余亮后仍由中间到两劝对称熄灭。

花型1【1： 8路彩灯分成两半从左到右依次点亮，全亮后再从左到右依次熄灭。

花型IV： 8路彩灯由两边到中间对称的依次点亮，全亮后仍由两边到中间对称熄灭。

花型状态编码表如表3. 1. 1所示。

每种花型连续循环两次，四种花型轮流交替，为了更好的显示结果本文用指示灯模拟彩灯。

表3. 1. 1 8路彩灯输出状态编码表3. 2设计原理3. 2.1系统的逻辑功能分析彩灯控制电路的原理框图如图3. 2. 1所示，它主要由控制器、编码器和脉冲信号发生器等部分组成。

图3. 2. 1彩灯控制器原理图编码器根据花型按节拍输出8路编码信号，控制彩灯按规定的规律亮、灭: 控制器为编码器提供所需的节拍脉冲及控制信号，控制整个系统的工作；脉冲信号发生器为系统提供时钟脉冲信号。

程序和PROTEUS图已经做出来了（如下），preteus图可以运行简单的彩灯程序，但是运行这个程序时灯只是全亮不动，程序和proteus图都找不出问题，希望高手指点一二。

要求：1 从左到右排列，编号为1～8号。

系统启动后，灯管点亮的顺序依次为：1号→2号→3号→...→7号→8 号，时间间隔为1S。

8根彩灯全亮后，持续10S。

然后按照8号→7号→6号→...→2号→1号的顺序依次熄灭，时间间隔为1S。

灯管全部熄灭后，等待2S，再从8号灯管开始，按照8号→7号→6号→...→2号→1号的顺序依次点亮，时间间隔为1S。

全部点亮后持续20S，再按照1号→2号→3号→...→7号→8号的顺序熄灭，时间间隔仍为1S。

灯管全部熄灭后，等待2S，再重新开始上述过程的循环。

下面是已经做出来的程序：ORG 0000HLJMP STARTORG 0030HSTART: MOV TMOD,#10HMOV TH1,#3CHMOV TL1,#0B0H ;定时器1工作于模式1，时间为50msMOV P1,#0FFH ;低电平有效，灯熄灭MOV R7,#00HLOOP1: INC R7MOV A,R7MOV DPTR,#TAB1MOVC A,@A+DPTRMOV P1,ALCALL DELAY1CJNE R7,#8,LOOP1;8次没显示完则继续循环LCALL DELAY2;过程1MOV R7,#8LOOP2: DEC R7MOV A,R7MOVC A,@A+DPTRMOV P1,ALCALL DELAY1CJNE R7,#0,LOOP2;8次没完则继续循环LCALL DELAY1MOV R7,#0HLOOP3:INC R7MOV DPTR,#TAB2MOV A,R7MOVC A,@A+DPTRMOV P1,ALCALL DELAY1CJNE R7,#8,LOOP3;8次未完继续循环LCALL DELAY3MOV R7,#8HLOOP4:DEC R7MOV A,R7MOVC A,@A+DPTRMOV P1,ALCALL DELAY1CJNE R7,#0,LOOP4;8次未完继续循环LCALL DELAY1LJMP START ;开始下一个循环DELAY1:MOV R0,#20LOOP5:SETB TR1JNB TF1,$DJNZ R0,LOOP5CLR TR1RET ;一秒延时DELAY2:MOV R0,#9LOOP6:LCALL DELAY1DJNZ R0,LOOP6RET ;9秒延时DELAY3:MOV R0,#19LOOP7:LCALL DELAY1DJNZ R0,LOOP7RET ；19秒延时TAB1:DB 0FFH,7FH,3FH,1FH,0FHDB 07H,03H,01H,00HTAB2:DB 0FFH,0FEH,0FCH,0F8H,0F0HDB 0E0H,0C0H,080H,00HEND这是proteus图。

绪论数字电子技术已经广泛地应用于计算机，自动控制，电子测量仪表，电视，雷达，通信等各个领域。

例如在现代测量技术中，数字测量仪表不仅比模拟测量仪表精度高，功能高，而且容易实现测量的自动化和智能化。

随着集成技术的发展，尤其是中，大规模和超大规模集成电路的发展，数字电子技术的应用范围将会更广泛地渗透到国民经济的各个部门，并将产生越来越深刻的影响。

随着现代社会的电子科技的迅速发展，要求我们要理论联系实际，数字电子逻辑课程设计的进行使我们有了这个非常关键的机会。

随着科学的发展，人们生活水平的提高，人们不满足于吃饱穿暖，而要有更高的精神享受。

不论是思想，还是视觉，人们都在追求更高的美。

特别使在视觉方面，人们不满足于一种光，彩灯的诞生让人们是视觉对美有了更深的认识。

本设计是一个彩灯控制器，使其实用于家庭、商场、橱窗、舞厅、咖啡厅、公共广场等场所的摆设、装饰、广告、环境净化与美化。

本次课程设计在编写时参考了大量优秀教材，并得到太原科技大学机械电子工程学院测控技术与仪器教研室刘畅老师的大力支持，他提出来许多的意见和建议，在此表示衷心的感谢。

由于编者水平有限，本设计说明书难免出现不妥之处，恳请老师和广大读者给与批评并提出宝贵的意见，我将由衷地欢迎与感激。

编者2010年于太科大目录绪论 (1)一、课程设计题目 (3)二、课程设计目的 (4)三、课程设计基本要求： (4)四、课程设计任务和具体功能 (5)五、工作原理 (5)六、设计总框图 (6)七、电路元器件的说明 (6)八、总电路图 (27)九、调试与检测 (28)十、误差分析： (28)十一、设计心得体会。

(28)附录 (28)参考文献 (28)一、课程设计题目：8路输出的彩灯循环控制电路二、课程设计目的：1、巩固和加强“数字电子技术”、“模拟电子技术”课程的理论知识的理解和应用。

2、掌握电子电路的一般设计方法，了解电子产品研制开发的过程。

3、提高电子电路实验技能及Multisim10仿真软件的使用能力。

一、概述多功能流水灯因其具有高效节能、美观耐用等特点，而被广泛应用于节日、广告装饰，同时也为家居、庭院、休闲广场等装饰增添了不少色彩。

要求运用所学的数字逻辑知识设计一个8路彩灯控制电路。

8路彩灯控制电路功能描述：首先点亮第一盏灯，在第一盏灯熄灭之后，点亮第二盏灯，在第二盏灯熄灭之后，再去点亮第三盏灯，依次类推，直到点亮第八盏灯，看上去的效果就像亮点从第一盏灯依次流向第八盏灯，然后全部熄灭，反复循环这一过程。

理论部分已用Multisim软件进行仿真，完全符合要求。

二、方案论证设计一个8路彩灯控制电路，利用8进制计数法器依次输出一个低电平信号，每个信号对应一盏彩灯，控制每盏灯依次点亮然后灭掉，以此循环，做成一组流水灯。

方案一：方案一原理框图如图1所示。

其中8进制计数电路是利用74LS161N十进制计数器改变而成，通过产生1000的输出信号的状态进行异步置零，完成8进制循环，由一片74LS138芯片进行译码，来输出信号控制彩灯。

图1 8路彩灯电路的原理框图方案二：基本实际思路不变，采用74LS160芯片，但是其输出信号由两片74LS138芯片进行控制，其中一片进行3-8进制译码，另一片控制循环。

本设计采用方案一，只用两片主要芯片74LS161和74LS138，节省资源。

三、电路设计1.多谐振荡器电路采用555定时器，输出一个周期的脉冲。

由多谐振荡器的周期公式T=(R1+2*R2)*Ln2*C可知。

要求灯亮的时间为100ms-120ms，所以输出脉冲的周期也为100ms-120ms之间。

本实验选取的6欧的R1，5欧的R2，10uF的电容，所以输出周期为111.7ms的脉冲。

多谐振荡器电路图如图2。

图2 多谐振荡器示意图对于多谐振荡器调试情况如图3。

图3 多谐振荡器电路输出信号调试图2.8进制计数电路本设计采用74LS16110进制计数器，输出端口为QA,QB,QC,QD（QD为高位）。

产生0000至1111十六个信号，由于实验内容要求8盏流水灯点亮与熄灭，所以只需利用0000到0111八个信号即可，由于74LS161芯片是异步置数，所以在输出信号为1000时利用反向器74LS04把QD端口的信号反馈到LD`端，把初始信号重新置为0000，完成八进制循环输出。

目录1前言 (2)2 总体方案设计 (3)2.1方案比较 (3)2.2方案论述 (4)2.3方案选择 (4)3单元模块设计 (5)3.1时钟信号模块 (5)3.2节拍快慢控制模块 (6)3.3彩灯控花型控制模块 (7)4软件设计 (9)4.1 Quartus Ⅱ简介 (9)4.2 Qartus Ⅱ设计开发流程 (10)5系统调试 (11)6系统功能及指标参数 (12)7设计总结与体会 (13)8参考文献 (14)附录1总设计图及仿真图 (15)附录2 Verilog HDL源程序 (16)1前言在经济和商业高度发达的今天，彩灯已经成为人民日常生活不可或缺的一部分，已经逐渐为越来越多的人们所关注，在家庭中的普及率不断提高，大大的丰富和点缀了人民的生活。

彩灯由不同的颜色的LED灯组成，通过控制不同颜色的灯的亮与灭，呈现给人们不同的花塑和图案，极大的点缀了单调的都市夜景，让城市成为了多姿多彩的不夜城。

当今社会是数字化的社会，也是数字集成电路广泛应用的社会，数字本身在不断的进行更新换代。

它由早起的电子管、晶体管、小中规模集成电路发展到超大规模集成电路以及许多具有特定功能的专用集成电路。

而EDA技术就是以微电子技术为物理层面，现代电子设计为灵魂，计算机软件技术为手段，最终形成集成电子系统或专用集成电路ASIC为目的的一门新兴技术。

Verilog HDL是一种应用较为广泛的HDL语言，能对范围广泛的各种复杂的网络在不同的抽象级加以描述，而且在整个设计过程中可使用同一种语言。

采用Verilog HDL作为HDL综合设计的优点有：标准语言，即设计者可在不同环境下进行设计；仿真和综合均可采用同一种语言进行；Verilog HDL中提供的大量的资源模块，简化了设计者的开发工作；由Verilog HDL描述的源文件既是程序文件又可作为设计的文档。

2 总体方案设计彩灯控制器的核心设计部分是彩灯花型的控制模块，显示部分相对比较容易。

实验八八路彩灯控制器设计信息学院电信0903 王宁200948300327实验题目：八路彩灯控制器设计实验目的：设计一个8路彩灯控制器，能控制8路彩灯按照两种节拍、三种花型循环变化。

两种节拍分别为0.25s和0.5s。

三种花型分别是：（1）8路彩灯从左至右按次序渐亮，全亮后逆次序渐灭。

（2）从中间到两边对称地渐亮，全亮后仍由中间向两边逐次渐灭。

（3）8路彩灯分成两半，从左至右顺次渐亮，全亮后则全灭。

实验原理：根据功能要求，可将8路彩灯控制器的输出按花形循环要求列成表格，见下表。

其中，Q7~Q0是控制器输出地8路彩灯的控制信号，高电平时彩灯亮。

状态标志flag是为了便于有规律地给8路输出赋值而设立的不同花形的检测信号。

4HZ的时钟脉冲二分频，得到一个2HZ的时钟脉冲，让这两种时钟脉冲交替来控制花形循环即可。

这种设计思想就体现在下图所示的顶层原理图中。

图中，FEN2是二分频器，MUX21是二选一多路选择器，CD是8路彩灯的三种花形控制器，它们的VHDL源程序分别如下。

（1）8路彩灯的三种花型控制模块CDLIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_ARITH.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;ENTITY cd ISPORT(clk:IN STD_LOGIC;jp:OUT STD_LOGIC;qq:OUT STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0));END cd;ARCHITECTURE behav OF cd ISCONSTANT w:INTEGER:=7;SIGNAL q:STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0);BEGINPROCESS(clk)V ARIABLE flag:BIT_VECTOR(2 DOWNTO 0):="000";V ARIABLE jp1: STD_LOGIC:='0';BEGINIF clk'EVENT AND clk='1'THENIF flag="000"THENq<='1'&q(w DOWNTO 1);IF q(1)='1'THENflag:="001";END IF;ELSIF flag="001"THENq<=q(w-1 DOWNTO 0)&'0';IF q(6)='0'THENflag:="010";END IF;ELSIF flag="010"THENq(w DOWNTO 4)<=q(w-1 DOWNTO 4)&'1';q(w-4 DOWNTO 0)<='1'&q(w-4 DOWNTO 1);IF q(1)='1'THENflag:="011";END IF;ELSIF flag="011"THENq(w DOWNTO 4)<=q(w-1 DOWNTO 4)&'0';q(w-4 DOWNTO 0)<='0'&q(w-4 DOWNTO 1);IF q(1)='0'THENflag:="100";END IF;ELSIF flag="100"THENq(w DOWNTO 4)<='1'&q(w DOWNTO 5);q(w-4 DOWNTO 0)<='1'&q(w-4 DOWNTO 1);IF q(1)='1'THENflag:="101";END IF;ELSIF flag="101"THENq<="00000000";jp1:=NOT jp1;flag:="000";END IF;END IF;qq<=q;jp<=jp1;END PROCESS;END behav;（2）二选一多路选择器模块MUX21 LIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;ENTITY mux21 ISPORT(A,B,S:IN STD_LOGIC;Y:OUT STD_LOGIC);END mux21;ARCHITECTURE ar OF mux21 ISBEGINPROCESS(A,B,S)BEGINIF S='0'THENY<=A;ELSEY<=B;END IF;END PROCESS;END ar;（3）二分频模块FEN2LIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;ENTITY fen2 ISPORT(clk:IN STD_LOGIC;clkk:OUT STD_LOGIC);END fen2;ARCHITECTURE behav OF fen2 ISBEGINPROCESS(clk)V ARIABLE clkk1:STD_LOGIC:='0';BEGINIF clk'EVENT AND clk='1'THENclkk1:=NOT clkk1;END IF;clkk<=clkk1;END PROCESS;END behav;实验步骤：（1）在Untitled1-Text Editor文本编辑窗口输入8路彩灯的三种花型控制模块CD的程序。

湖南工程学院课程设计课程名称电子技术课程设计课题名称彩灯控制器专业电气工程及其自动化班级1102学号201101010210姓名郭昕指导教师田莉2013年12月27日湖南工程学院课程设计任务书课程名称：电子技术课程设计题目：多功能数字钟电路专业班级：电气1102学生姓名：郭昕学号：201101010210指导老师：田莉审批：田莉任务书下达日期2013年12月16日设计完成日期2013年12月27日目录一课程设计题目（与实习目的） (7)（一）、题目：多路彩灯控制器 (7)（二）、实习目的： (7)二总体方案的选择 (7)（1）总体方案的设计 (7)（2）总体方案的选择 (8)三单元电路的设计 (9)（1）花型演示电路 (9)（2）花型控制信号电路 (13)（3）节拍控制电路 (14)（4）时钟信号电路原理图 (16)四总体电路图（见附页） (18)五电路组装后，实际测量的各个单元电路的输入、输出信号波形18 六安装、调试过程 (21)七故障分析与电路改进 (22)（一）、巩固数电知识 (23)（二）、学会用电路板、芯片、导线等组装各种功能的电路； (23)（三）、和同学共同合作、互相学习、共同进步 (24)八总结： (24)九附录（元器件清单）： (25)十参考文献。

(25)一课程设计题目（与实习目的）（一）、题目：多路彩灯控制器（二）、实习目的：1．进一步掌握数字电路课程所学的理论知识。

2．熟悉几种常用集成数字芯片的功能和应用，并掌握其工作原理，进一步学会使用其进行电路设计。

3．了解数字系统设计的基本思想和方法，学会科学分析和解决问题。

4．培养认真严谨的工作作风和实事求是的工作态度。

5．数点课程实验是大学中为我们提供的唯一一次动手实践的机会，增强动手实践的能力。

二总体方案的选择（1）总体方案的设计针对题目设计要求，经过分析与思考，拟定以下二种方案：方案一：总体电路共分三大块。

第一块实现花型的演示；第二块实现花型的控制；第三块实现时钟信号的产生。

目录1.任务需求 (2)2. 总体设计 (2)2.1 各个花样的状态图 (2)2.2总体框图 (4)3. 模块设计 (4)3.1分频器模块 (4)3.2花样一模块 (5)3.3花样二模块 (6)3.4花样三模块 (8)3.5顶层设计 (10)4. 仿真图 (11)4.1分频器仿真波形 (11)4.2花样一仿真波形 (11)4.3花样二仿真波形 (12)4.4花样三仿真波形 (13)4.5总体仿真波形 (13)5.心得体会 (14)6.参考文献 (15)1.任务需求现今生活中，市场上未能吸取顾客的注意，高出各式各样的方法，其中彩灯的装饰便是其中非常普遍的一种。

使用彩灯即可起装饰宣传作用，又可以现场气氛，城市也因为众多的彩灯而变得灿烂辉煌。

VHDL语言作为可编程逻辑器件的标准语言描述能力强，覆盖面广，抽象能力强，在实际应用中越来越广泛。

在这个阶段，人们开始追求贯彻整个系统设计的自动化，可以从繁重的设计工作中彻底解脱出来，把精力集中在创造性的方案与概念构思上，从而可以提高设计效率，缩短产品的研制周期。

整个过程通过EDA工具自动完成，大大减轻了设计人员的工作强度，提高了设计质量，减少了出错的机会。

要求设计一个8路彩灯控制器,要求彩灯可以演示以下花型：（1）从两边向中间亮，再从中间向两边亮；（2）实现淡入淡出效果（3）从左至右逐个亮，在从右到左逐个亮；2. 总体设计2.1 各个花样的状态图当选择花样一时状态图如下：S0=”ZZZZZZZZ”S1="10000001" S2="01000010" S3="00100100"S4="00011000" S5="00100100" S6="01000010"当选择花样二时状态图如下：S0=”ZZZZZZZZ”S1="00000000" S2="10000000" S3="11000000"S4="11100000" S5="11110000" S6="11111000" S7=”11111100”S8=”11111110”S9="11111111" S10="01111111" S11="00111111"S12="00011111" S13="00001111" S14="00000111"S15=”00000011”S16=”00000001”当选择花样三时状态图如下：S0=”ZZZZZZZZ”S1="10000000" S2="01000000" S3="00100000"S4="00010000" S5="00001000" S6="00000100" S7=”00000010”S8=”00000001”S9="00000010" S10="00000100" S11="00001000"S12="0001000" S13="00100000" S14="01000000"2.2总体框图3. 模块设计3.1分频器模块--由于机器时钟周期太短,不能满足要求--此模块实现分频,得到需要的时钟LIBRARY IEEE;USE IEEE.std_logic_1164.ALL;USE IEEE.std_logic_unsigned.ALL;ENTITY fenpinqi ISPORT(CLK:IN STD_LOGIC; --原机器时钟CLR:IN STD_LOGIC;CLK1:OUT STD_LOGIC); --分频后的时钟END fenpinqi;ARCHITECTURE ART OF fenpinqi ISSIGNAL CK:STD_LOGIC;BEGINPROCESS(CLK,CLR)ISVARIABLE TEMP:STD_LOGIC_VECTOR(2 DOWNTO 0);BEGINIF CLR='1' THENCK<='0';TEMP:="000";ELSIF(CLK'EVENT AND CLK='1')THENIF TEMP="111" THENTEMP:="000";CK<=NOT CK;ELSETEMP:=TEMP+'1';END IF;END IF;END PROCESS;CLK1<=CK;END ART;3.2花样一模块--用分频器分频后的时钟来显示花样实现--从两边向中间亮，再从中间向两边亮；LIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;ENTITY hy1 ISPORT(CLK1:IN STD_LOGIC;CLR:IN STD_LOGIC;XUAN:IN STD_LOGIC_VECTOR(1 DOWNTO 0);LED1:OUT STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0));END ENTITY hy1;ARCHITECTURE ART OF hy1 ISTYPE STATE IS(S0,S1,S2,S3,S4,S5,S6); --设计状态机,实现花样转换SIGNAL CURRENT_STATE:STATE;SIGNAL LIGHT:STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0);BEGINPROCESS(CLR,CLK1,XUAN)IS --定义花样(1为灯亮,0为灯灭) CONSTANT L1:STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0):="10000001";CONSTANT L2:STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0):="01000010";CONSTANT L3:STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0):="00100100";CONSTANT L4:STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0):="00011000";CONSTANT L5:STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0):="00100100";CONSTANT L6:STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0):="01000010";BEGINIF XUAN="01" THENIF CLR='1' THENCURRENT_STATE<=S0;ELSIF(CLK1'EVENT AND CLK1='1')THENCASE CURRENT_STATE IS --状态机转换WHEN S0=> LIGHT<="ZZZZZZZZ"; CURRENT_STATE<=S1;WHEN S1=> LIGHT<=L1; CURRENT_STATE<=S2;WHEN S2=> LIGHT<=L2; CURRENT_STATE<=S3;WHEN S3=> LIGHT<=L3; CURRENT_STATE<=S4;WHEN S4=> LIGHT<=L4; CURRENT_STATE<=S5;WHEN S5=> LIGHT<=L5; CURRENT_STATE<=S6;WHEN S6=> LIGHT<=L6; CURRENT_STATE<=S1;END CASE;END IF;END IF;END PROCESS;LED1<=LIGHT;END ART;3.3花样二模块--用分频器分频后的时钟来显示花样实现--实现淡入淡出效果LIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;ENTITY hy2 ISPORT(CLK1:IN STD_LOGIC;CLR:IN STD_LOGIC;XUAN:IN STD_LOGIC_VECTOR(1 DOWNTO 0);LED2:OUT STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0));END ENTITY hy2;ARCHITECTURE ART OF hy2 IS --设计状态机,实现花样转换TYPE STATE IS(S0,S1,S2,S3,S4,S5,S6,S7,S8,S9,S10,S11,S12,S13,S14,S15,S16); SIGNAL CURRENT_STATE:STATE;SIGNAL LIGHT:STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0);BEGINPROCESS(CLR,CLK1,XUAN)IS --定义花样(1为灯亮,0为灯灭) CONSTANT L1:STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0):="00000000";CONSTANT L2:STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0):="10000000";CONSTANT L3:STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0):="11000000";CONSTANT L4:STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0):="11100000";CONSTANT L5:STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0):="11110000";CONSTANT L6:STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0):="11111000";CONSTANT L7:STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0):="11111100";CONSTANT L8:STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0):="11111110";CONSTANT L9:STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0):="11111111";CONSTANT L10:STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0):="01111111";CONSTANT L11:STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0):="00111111";CONSTANT L12:STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0):="00011111";CONSTANT L13:STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0):="00001111";CONSTANT L14:STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0):="00000111";CONSTANT L15:STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0):="00000011";CONSTANT L16:STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0):="00000001"; BEGINIF XUAN="10" THENIF CLR='1' THENCURRENT_STATE<=S0;ELSIF(CLK1'EVENT AND CLK1='1')THENCASE CURRENT_STATE IS --状态机转换WHEN S0=> LIGHT<="ZZZZZZZZ"; CURRENT_STATE<=S1;WHEN S1=> LIGHT<=L1; CURRENT_STATE<=S2;WHEN S2=> LIGHT<=L2; CURRENT_STATE<=S3;WHEN S3=> LIGHT<=L3; CURRENT_STATE<=S4;WHEN S4=> LIGHT<=L4; CURRENT_STATE<=S5;WHEN S5=> LIGHT<=L5; CURRENT_STATE<=S6;WHEN S6=> LIGHT<=L6; CURRENT_STATE<=S7;WHEN S7=> LIGHT<=L7; CURRENT_STATE<=S8;WHEN S8=> LIGHT<=L8; CURRENT_STATE<=S9;WHEN S9=> LIGHT<=L9; CURRENT_STATE<=S10;WHEN S10=> LIGHT<=L10; CURRENT_STATE<=S11;WHEN S11=> LIGHT<=L11; CURRENT_STATE<=S12;WHEN S12=> LIGHT<=L12; CURRENT_STATE<=S13;WHEN S13=> LIGHT<=L13; CURRENT_STATE<=S14;WHEN S14=> LIGHT<=L14; CURRENT_STATE<=S15;WHEN S15=> LIGHT<=L15; CURRENT_STATE<=S16;WHEN S16=> LIGHT<=L16; CURRENT_STATE<=S1;END CASE;END IF;END IF;END PROCESS;LED2<=LIGHT;END ART;3.4花样三模块--用分频器分频后的时钟来显示花样实现--从左至右逐个亮，在从右到左逐个亮LIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;ENTITY hy3 ISPORT(CLK1:IN STD_LOGIC;CLR:IN STD_LOGIC;XUAN:IN STD_LOGIC_VECTOR(1 DOWNTO 0);LED3:OUT STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0));END ENTITY hy3;ARCHITECTURE ART OF hy3 IS --设计状态机,实现花样转换TYPE STATE IS(S0,S1,S2,S3,S4,S5,S6,S7,S8,S9,S10,S11,S12,S13,S14);SIGNAL CURRENT_STATE:STATE;SIGNAL LIGHT:STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0);BEGINPROCESS(CLR,CLK1,XUAN)IS --定义花样(1为灯亮,0为灯灭) CONSTANT L1:STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0):="10000000";CONSTANT L2:STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0):="01000000";CONSTANT L3:STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0):="00100000";CONSTANT L4:STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0):="00010000";CONSTANT L5:STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0):="00001000";CONSTANT L6:STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0):="00000100";CONSTANT L7:STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0):="00000010";CONSTANT L8:STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0):="00000001";CONSTANT L9:STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0):="00000010";CONSTANT L10:STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0):="00000100";CONSTANT L11:STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0):="00001000";CONSTANT L12:STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0):="00010000";CONSTANT L13:STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0):="00100000";CONSTANT L14:STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0):="01000000";BEGINIF XUAN="11" THENIF CLR='1' THENCURRENT_STATE<=S0;ELSIF(CLK1'EVENT AND CLK1='1')THENCASE CURRENT_STATE IS --状态机转换WHEN S0=> LIGHT<="ZZZZZZZZ"; CURRENT_STATE<=S1;WHEN S1=> LIGHT<=L1; CURRENT_STATE<=S2;WHEN S2=> LIGHT<=L2; CURRENT_STATE<=S3;WHEN S3=> LIGHT<=L3; CURRENT_STATE<=S4;WHEN S4=> LIGHT<=L4; CURRENT_STATE<=S5;WHEN S5=> LIGHT<=L5; CURRENT_STATE<=S6;WHEN S6=> LIGHT<=L6; CURRENT_STATE<=S7;WHEN S7=> LIGHT<=L7; CURRENT_STATE<=S8;WHEN S8=> LIGHT<=L8; CURRENT_STATE<=S9;WHEN S9=> LIGHT<=L9; CURRENT_STATE<=S10;WHEN S10=> LIGHT<=L10; CURRENT_STATE<=S11;WHEN S11=> LIGHT<=L11; CURRENT_STATE<=S12;WHEN S12=> LIGHT<=L12; CURRENT_STATE<=S13;WHEN S13=> LIGHT<=L13; CURRENT_STATE<=S14;WHEN S14=> LIGHT<=L14; CURRENT_STATE<=S1;END CASE;END IF;END IF;END PROCESS;LED3<=LIGHT;END ART;3.5顶层设计--将以上几个模块整合起来,实现八路彩灯的花样控制LIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;ENTITY caideng ISPORT(CLK:IN STD_LOGIC;CLR:IN STD_LOGIC;XUAN:IN STD_LOGIC_VECTOR(1 DOWNTO 0);LED:OUT STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0));END ENTITY caideng;ARCHITECTURE ART OF caideng ISCOMPONENT fenpinqi --对分频器模块进行定义PORT(CLK:IN STD_LOGIC;CLR:IN STD_LOGIC;CLK1:OUT STD_LOGIC);END COMPONENT fenpinqi;COMPONENT hy1 --对花样一模块进行定义PORT(CLK1:IN STD_LOGIC;CLR:IN STD_LOGIC;XUAN:IN STD_LOGIC_VECTOR(1 DOWNTO 0);LED1:OUT STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0));END COMPONENT hy1;COMPONENT hy2 --对花样二模块进行定义PORT(CLK1:IN STD_LOGIC;CLR:IN STD_LOGIC;XUAN:IN STD_LOGIC_VECTOR(1 DOWNTO 0);LED2:OUT STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0));END COMPONENT hy2;COMPONENT hy3 --对花样三模块进行定义PORT(CLK1:IN STD_LOGIC;CLR:IN STD_LOGIC;XUAN:IN STD_LOGIC_VECTOR(1 DOWNTO 0);LED3:OUT STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0));END COMPONENT hy3;SIGNAL S:STD_LOGIC; --定义中间变量SIGNAL L1:STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0);SIGNAL L2:STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0);SIGNAL L3:STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0);BEGINU1:fenpinqi PORT MAP(CLK,CLR,S); --对分频器模块进行例化U2:hy1 PORT MAP(S,CLR,XUAN,L1); --对花样一模块进行定义U3:hy2 PORT MAP(S,CLR,XUAN,L2); --对花样二模块进行例化U4:hy3 PORT MAP(S,CLR,XUAN,L3); --对花样三模块进行例化LED<=L1 WHEN XUAN="01" ELSE --让LED显示选定的花样L2 WHEN XUAN="10" ELSEL3;END ART;4. 仿真图4.1分频器仿真波形CLK为输入，是机器时钟。

课程设计报告书试验大致思路如下：3．器件管脚分配图：图1（4017管脚分配图）CD4017是十进制计数器，它包含译码器。

计数器在时钟禁止输入为低电平时，在时钟脉冲上升沿进位。

在时钟禁止输入为高电平时，时钟被禁止。

复位输入为高电平时，时钟输入独立运行。

该芯片是一个十进制分配器，只要在其脉冲信号输入端接入脉冲信号，每来一个脉冲信号时，该芯片就会从Q0~~Q9~~Q0循环发出高电平，并且能够保持这个脉冲信号没有结束时，一直是高电平。

由此可知，该芯片能够运用于控制端或者是用于循环彩灯等等方面的应用。

引出端功能符号CO：进位脉冲输渊CP：时钟输入端CR：清除端INH：禁止端Q0-Q9 计数脉冲输出端VDD：正电源VSS：地真值表输入输出CP INH CR Q0-Q9 CO× × H Q0↑L LH ↓L计数计数脉冲为Q0-Q4时：CO=HL × L× H L↓× L×↑L保持计数脉冲为Q5-Q9时：CO=L图2（4069管脚分配图）CD4069又称为六反向器，广泛运用于各种电路设计中。

当Vcc=5~10V时，C110uFU1A 4069BCL_5V U2B 4069BCL_5V R210kΩR1200kΩ1234图4图4为电路中的一部分，是用来产生时钟脉冲的多谐振荡器，它仿真图如下图5整个电路的仿真图如下；。

节日彩灯控制器摘要：本设计以ICCD40194和ICCD4069和IC4071，芯片实现，提出一种手动彩灯控制器，它的主要元件均采用CMOS数字电路，驱动部分采用交流固态继电器，因此是有电路简洁、工作可靠，控制形式多样，使用安全方便的特点。

一、前言：按现今生活的起可，市场上为能吸取顾客的注意；搞出各式各样的方法，其中彩灯的装饰便是一种非常普遍的一种，即可起装饰宣传作用，又可以供托起现场气氛，本设计的彩灯确能成为现实的一种，但技术上日后将会有更大的改善和提高。

关键词：CD40194、CD4069、CD4071、方框图二、概述：彩灯控制器能够使彩灯控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。

彩灯控制器多种多样，本设计的这台彩灯控制器主要功能下：①、彩灯点亮方式既可以向左（逆时针）移动，也可以向右（顺时针）移动，逐可以左右交替移动。

②、起始状态可以预置。

③、移动速度和左右交替速度均可调节。

④、控制电路与负载完全隔离。

三、电路图1所示为彩灯控制器电路图。

它的主要元器件均彩CMOS数字电路，驱动部分采用晶体管VT，因此具有电路简洁、工作可靠、控制形式多样，使用安全方便的特点。

3.1电路功能结构组成整机电路包括以下功能单元：整机的核心是CD40194两个级联组成的8位双向移位寄存器，它控制8路彩灯按一定规律闪亮。

(1) S1、S2、SB组成的预置数控制电路，它控制8位移存器的初始状态，即8路彩灯的起始状态。

(2) D5、D6等组成的时钟振荡器，它为移位寄存器提供工作时钟脉冲。

(3) D3、D4、S3等组成的移动方向控制电路，它控制移位寄存器作左移、右移或左右交替移动。

(4) VT1～VT8以及SSR1～SSR8组成的8路驱动执行电路，它在移位寄存器输出状态的控制下，驱动8路彩灯H1～H8分别点亮或熄灭。

(5)IC7806稳压电源,它为控制电路提供+6V工作电源（在实际实物电路中为提供本电路直接用6V电源。

目录第一章概述 (1)1.1.设计任务及要求 (1)1.1.1设计任务 (1)1.1.2设计要求及器件 (1)1.1.3设计任务及目标： (1)第2章.总体设计思路模块 (1)2.1系统逻辑框图 (1)2.2设计的方法 (2)第3章．各单元电路图及功能说明模块 (3)3.1器件选择 (3)3.1.1：计数器S163芯片的介绍 (3)3.1.2：计数器S190芯片的介绍 (4)3.1.4双向寄存器74LS194 (5)3.2各功能电路实现原理及电路分析模块 (6)3.2.1：彩灯演示电路 (6)3.2.2彩灯控制电路 (6)第4章.电路的仿真模块 (7)4.1总体图设计图 (7)第5章.我的设计部分----总体设计 (8)5.1:555定时器构成的多谢振荡器 (8)5.2体会 (8)第6章.参考文献： (9)第一章概述在日常生活中，我们经常会在节日庆祝、群众联欢及各种晚会中看到漂亮的彩灯，那么这些小彩灯是怎么样完成各种花样的变化呢？为此，我们设计了八路彩灯的逻辑控制电路，八个彩灯将实现三个过程，分别为从左到右依次点亮，各一秒；从右到左一次熄灭，各一秒；八个灯同时闪烁，共八秒！本次设计通过两片集成双向移位寄存器74LS194和计数器74163、74190控制右移，左移和让其全亮全灭和一个由555芯片构成的CP，彩灯为8个LED发光二极管。

这样，一个简单的漂亮的八路彩灯就设计出来了。

1.1.设计任务及要求1.1.1设计任务设计一个八路彩灯逻辑控制电路。

1.1.2设计要求及器件（1）共有八个彩灯，分别实现三个过程，构成一个循环共25秒。

（2）第一个过程要求八个灯从左到右依次点亮，各一秒，共八秒。

（3）第二个过程要求八个灯从右到左依次熄灭，各一秒，共八秒。

（4）最后八个灯同时闪烁八次，共8秒。

参考器件：两片双向移位寄存器74LS194 计数器74LS63和74LS190各一片 555芯片一个发光二极管八只保护二极管IN4148八只电容两个电阻两个反相器74LS04两个与非74LS02一只1.1.3设计任务及目标：（1）根据原理图分析各单元电路的功能；（2）熟悉电路中所用到的各集成块的管脚及其功能；（3）进行电路的装接、调试，直到电路能达到规定的设计要求；（4）写出完整、详细的课程设计报告。

八路循环彩灯控制电路设计项目项目名称：八路循环彩灯控制电路设计指导老师:姓名：学号：班级：课题名称：8路循环彩灯控制电路1）设计要求设计一组8路循环彩灯控制电路，要求每路灯循环亮2秒。

2）设计方案将振荡器的振荡脉冲进行计数，计数器的输出作为译码器的地址输入，经译码器控制各路彩灯依次发亮a用框冬衣?5如下af振荡器| 一 |计数器|二译码器|〜氏路彩灯f3）单元电路设计参考1、振荡器设计用集成555电路构成多谐振荡器。

电路如下图所示。

若选用四位二进制计数器，要达到设计要求，振荡周期T应为比c COQ 3 CTr LD 1秒。

7 = 0・7（尺十2毘疋若取R 尸R 2 =R ，则T^2RCo当取OlOOnF 时，R T/ （20 =0.5/C=5K Q一般电路中，取Ci=0.01uF5）计数器的选用选四位二进制计数器74LS161.其引脚功能如下图 所示°ii51Ji4l [13! [121 [l lHlO' £9174LS161/CC40161AJUJ L3J L4J [5J 16] L7J L3JCR CP D o Di 02 03 CT P GNDQ o -Q 2作输岀，Qs 不用。

使输岀数据的频率为输入 时钟频率的二分频，周期为2秒。

6）译码器的选用选四位二进制计数器74LS161.其引脚功能如下图所示。

比c CO Q Q Q I Q2 Q3 CTr LD|?6! [151 114| |13! fT5LFH] [10] TL74LS161/CC40161L1JL2JL3JL4JL^L^L7JL8JCR CP D o D1 D2 D3 CTp GNDQo〜作输出，Qs不用。

使输出数据的频率为输入时钟频率的二分频，周期为2秒。

7) 彩灯的选用这里选用发光二极管做彩灯。

由于电源电压为5V,每次只亮一路灯，限流电阻R3= (UCC-VD) /ID,当R3取470时，ID约为7mA。

数字电路课程设计报告课程名称:循环彩灯控制器设计题目:循环彩灯控制器院(部):机械与电子工程学院专业:学生姓名:学号:班级:日期:指导教师:课程设计任务书目录1、摘要 (4)2、关键字 (4)3.设计背景……………………………………………………４3、1 了解数字电路系统得定义及组成…………………４3.2 掌握时钟电路得作用及基本构成…………………４4.设计方案得选择 (5)5.单元电路得设计……………………………………………６5。

1 花型控制电路得设计………………………………６5、2 花型演示电路得设计……………………………１0５。

3 节拍控制电路得设计……………………………１05.4 时钟信号电路得设计 (11)6.总体电路图………………………………………………１２7.各个单元电路得输入输出波形 (12)8.电路调试 (15)9.元器件清单………………………………………………１610.分析与总结 (17)11.致谢 (19)12.参考文献 (1)９13、指导教师评语 (20)循环彩灯控制器得设计1.摘要本次循环彩灯得设计制作由时钟信号ＣP电路、花型控制电路、花型演示电路、节拍控制电路构成得集成电路来实现,其中花型控制电路由1614位二进制同步计数器完成,花型演示电路由１9５双向移位寄存器完成(可左移右移完成花型变化),节拍变化由151八选一数据选择器完成,节拍得快慢变化可有74双上升沿D触发器完成,它可实现二分频。

2。

关键字循环彩灯、时钟信号CP电路、花型控制电路、花型演示电路、节拍控制电路。

3.设计背景3、1了解数字电路系统得定义及组成数字电路系统一般包括输入电路、控制电路、输出电路、时钟电路与电源等、输入电路主要作用就是将被控信号转换成数字信号,其形式包括各种输入接口电路。

比如数字频率计中,通过输入电路对微弱信号进行放大、整形,得到数字电路可以处理得数字信号、模拟信号则需要通过模数转换电路转换成数字信号再进行处理。