四路彩灯控制器电路设计

一、设计要求1.1 设计课题及要求（一）题目：四花样彩灯控制器（二）基本要求：设计一四花样自动切换的彩灯控制器，要求实现(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。

（三）主要参考元器：555定时器，模十六计数器74LS161，双D触发器74LS74，与门74LS08，非门74LS04，四选一数据选择器74LS153，八位移位寄存器74LS164。

二、系统组成及工作原理2.1 系统组成框图把四花样彩灯设计分为几个独立的功能模块进行设计,每一个模块完成特定的功能,再把它们有机的组织起来构成一个系统完成彩灯控制器的设计。

系统可由四个模块组成，它们分别是：四种码产生电路、开关电路、数据输出、时钟电路。

设计框图如图2.1所示：由两个555构成两个时钟电路，由模十六计数器和组合逻辑门构成四种码产生电路，由双D 触发器和数据选择器构成开关电路，由移位寄存器和八个彩灯构成输出电路，一个时钟控制模十六计数器和移位寄存器，另一个时钟控制双D触发器。

2.2工作原理分析从多谐振荡器出来的脉冲信号分为两路：一路作为计数脉冲送到模十六计数器；另一路做为移位时钟脉冲加到移位寄存器。

调节多谐振荡器的电阻可以改变震荡频率，即改变彩灯移动的速度，得到不同的动态效果。

多谐振荡器、双D触发器、数据选择器共同组成一个电子开关。

多谐振荡器输出的计数脉冲经双D触发器两位二进制计数器，在它的两个输出端得到00、01、10、11四种逻辑状态。

这四个状态作为数据选择器的四个数据通道选择信号，对应从模十六计数器输送到数据选择器的QA，QB，QC，QD四个分频信号。

其作用相当于一个受控的一刀四位的机械转换开关。

当双D触发器输出为“00”时，数据选择器输出10000000序列脉冲，为八分频信号，实现花样一；为“10”时，数据选择器输出11000000序列脉冲，为八分频信号，实现花样二；为“01”时数据选择器输出11110000序列脉冲，为八分频信号，实现花样三；为“11”时数据选择器输出1111111100000000序列脉冲，为十六分频信号，实现花样四。

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：姓名学号：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功能表输入输出CP EP ET Q↑×0 ××全“L”↑0 1 ××预置数据↑ 1 1 1 1 计数× 1 1 0 ×保持× 1 1 ×0 保持根据逻辑图、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。

四路彩灯的设计一、课题意义通过本课程设计要求我们进一步熟悉逻辑电路、脉冲发生电路的的设计方法；熟悉数据选择器、移位寄存器、译码器、计数器等相关数字芯片的功能和使用方法；最后通过它们的综合应用设计出四路彩灯控制器。

希望通过本课程设计提高学生对综合知识的应用能力、设计能力和解决问题、发现问题的能力，对今后从事电子产品的研制、生产、经营维修等打下基础。

二、四路彩灯的功能：1.共有四个彩灯，分别实现三个过程，构成一个循环共12秒；2.第一个过程要求四个灯依次点亮，共4秒；3.第二个过程要求四个灯依次熄灭，共4秒，先亮者后灭；4.最后4秒要求四个灯同时亮一下灭一下，共闪4下。

5.电路实现的方案：该设计是通过数字电路的功能来实现的。

三、主要芯片的介绍：1.移位寄存器：74LS194该寄存器的功能如上图所；●A、B、C、D为并行输入端；●QA、QB、QC、QD为并行输出端；●SR为右移串行输入端；●SL为左移串行输入端；●S0、S1为操作模式控制端；●CLR为直接无条件清零端；●CLK为时钟脉冲输入端。

●74LS194有5种不同操作模式：●并行送数寄存；●右移(方向由→)；●左移(方向由→)；●保持及清零。

●S0、S1和CLR端的控制作用.逻辑功能如表所示●并行送数功能●CR=1、M1=M0=1时，CP上升沿可将加在并行输入端D0~ D3的数码d0~d3送入寄存器中。

●4.右移串行送数功能●当CR =1，M1=0，M0=1时，在CP上升沿的操作下，可依次把加在DSR端的数码从时钟触发器FF0串行送入寄存器中。

●5.左移串行送数功能●当CR =1，M1=1，M0=0时，在CP上升沿的操作下，可依次把加在DSL端的数码从时钟触发器FF3串行送入寄存器中。

锁存门74LS74的功能：74LS00的功能是相当于一个非门。

四、设计的过程：（1）各级子电路的实现和仿真（2）仿真图五、总结和体会首先，通过本次设计，我学会了综合运用各种知识，使得我理论学习得到应用，对我深刻掌握理论知识是很有帮助的，同时也帮助我提高独立分析问题和解决问题的能力，这对以后的工作是很有帮助的。

四花样彩灯控制器课程设计1. 项目概述本课程设计旨在设计一个四花样彩灯控制器，用于控制灯光的颜色和模式。

通过该控制器，用户可以选择不同的颜色和模式，实现彩灯的灵活变化，为场景创造出不同的氛围和效果。

2. 项目目标本项目的目标是设计一个能够控制四个灯泡的彩灯控制器，实现以下功能：•控制四个灯泡的开关状态；•控制灯泡的颜色；•控制灯泡的闪烁模式和速度；•控制灯泡的亮度。

3. 硬件设计3.1 芯片选择本设计选用Arduino UNO作为主控芯片。

Arduino UNO是一款开源的基于ATmega328P芯片的单板微控制器，广泛用于原型制作和教育领域。

3.2 电路设计根据设计要求，我们需要四个LED灯泡，分别代表四个彩灯。

每个LED灯泡需要一个数字口进行控制，一个模拟口进行亮度调节。

可以通过以下电路连接方式实现控制：四个LED分别通过220欧姆的电阻连接电源的正极，共地接到Arduino UNO的GND 引脚上。

每个LED的控制引脚分别连接到Arduino UNO的数字口2、3、4和5上。

另外，每个LED的亮度控制引脚连接到Arduino UNO的模拟口A0上。

4. 软件设计4.1 软件框架本设计将使用Arduino IDE进行编程。

Arduino IDE是一款简单易用的开发环境，适用于Arduino开发板。

4.2 程序流程下面是程序的主要流程：1.初始化四个灯泡的控制引脚，将其设置为输出模式；2.进入主循环；3.读取用户的输入，包括开关状态、颜色、模式和亮度；4.根据用户输入，控制四个灯泡的状态、颜色和亮度；5.延时一段时间后回到步骤3。

4.3 程序代码以下是程序的示例代码：// 定义LED灯泡的引脚const int ledPins[] = {2, 3, 4, 5};// 定义LED灯泡的亮度控制引脚const int brightnessPin = A0;void setup() {// 初始化LED灯泡的引脚for (int i = 0; i < 4; i++) {pinMode(ledPins[i], OUTPUT);}}void loop() {// 读取用户的输入，包括开关状态、颜色、模式和亮度int switchStatus = digitalRead(SWITCH_PIN);int color = analogRead(COLOR_PIN);int mode = analogRead(MODE_PIN);int brightness = analogRead(brightnessPin);// 控制LED灯泡的状态、颜色和亮度for (int i = 0; i < 4; i++) {digitalWrite(ledPins[i], switchStatus);}analogWrite(brightnessPin, brightness);// 延时一段时间delay(100);}5. 测试与验证为了验证设计的正确性和可行性，需要进行以下测试：•测试开关功能：分别观察每个LED灯泡的状态，在不同的开关输入下进行验证；•测试颜色功能：通过改变颜色输入的模拟值，观察LED灯泡的颜色是否变化，验证颜色控制的正确性；•测试闪烁模式和速度：通过改变模式输入的模拟值，观察LED灯泡的闪烁效果，验证闪烁模式和速度的控制是否正常；•测试亮度功能：通过改变亮度输入的模拟值，观察LED灯泡的亮度变化，验证亮度控制的正确性。

四路彩灯控制器设计方案1 前言1.1序言随着经济的发展，城市之间的灯光系统花样越来越多，用中规模集成电路设计并制作一个四路彩灯显示系统，可用于节日庆典，医院病房等多处地方，同用单片机控制相比，它具有准确，不易受外界干扰出错，因而得到了广泛的应用。

小到人们日常生活中的电子贺卡，大到宾馆、医院等公共场所的大型数显电子钟。

1.2设计要求用中规模集成电路设计并制作一个四路彩灯显示系统，要求如下：1)开机自动置入初始状态后即能按规定的程序进行循环显示；2)程序由三个节拍组成：第一节拍时，四路输出Q1～Q4依次为1，使第一路彩灯先点亮，接着第二，第三，第四路彩灯点亮。

第二节拍时，Q4～Q1依次为0，使第四路彩灯先灭，然后使第三，第二，第一路彩灯灭。

第三节拍时，Q1～Q4输出同时为1态0.5秒，然后同时为0态0.5秒，使四路彩灯同时点亮0.5秒，然后同时灭0.5秒，共进行4次。

每个节拍费时都为4秒，执行一次程序共需12秒；3)用发光二极管显示彩灯系统的各节拍。

1.3实施计划根据课程设计要求，首先确定总设计方案，然后用EDA软件设计各单元电路并仿真分析，最后完善总体电路写出设计报告。

1.4必备条件编辑说明书：Word 2003绘制框图：SmartDraw 7绘制原理电路：Protel、Altium、Multisim、Tina、Proteus等仿真分析：Altium、Multisim、Tina、Proteus等PCB：Protel、Altium、Multisim、Tina、Proteus等设计所需软件用以上任意即可完成需求。

2 总体方案设计通过查阅大量相关技术资料，并结合自己的实际知识，我主要提出了两种技术方案来实现系统功能。

下面我将首先对这两种方案的组成框图和实现原理分别进行说明，并分析比较它们的特点，然后阐述我最终选择方案的原因。

图2.1 四路彩灯控制流程框图2.1方案比较2.1.1方案1采用单片机控制电路为主实现四路彩灯显示。

一、设计要求1.1 设计课题及要求(一)题目：四花样彩灯控制器(二)基本要求：设计一四花样自动切换的彩灯控制器，要求实现(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)四亮四火，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。

555定时器，模十六计数器74LS161,双D触发器74LS74,与门74LS08,非门74LS04, 四选一数据选择器74LS153,八位移位寄存器74LS164。

二、系统组成及工作原理2.1 系统组成框图把四花样彩灯设计分为几个独立的功能模块进行设计，每一个模块完成特定的功能，再把它们有机的组织起来构成一个系统完成彩灯控制器的设计。

系统可由四个模块组成，它们分别是：四种码产生电路、开关电路、数据输出、时钟电路。

设计框图如图 2.1所示：由两个555构成两个时钟电路，由模十六计数器和组合逻辑门构成四种码产生电路，由双 D 触发器和数据选择器构成开关电路，由移位寄存器和八个彩灯构成输出电路，一个时钟控制模十六计数器和移位寄存器，另一个时钟控制双D触发器。

2.2工作原理分析从多谐振荡器出来的脉冲信号分为两路：一路作为计数脉冲送到模十六计数器；另一路做为移位时钟脉冲加到移位寄存器。

调节多谐振荡器的电阻可以改变震荡频率，即改变彩灯移动的速度，得到不同的动态效果。

多谐振荡器、双D触发器、数据选择器共同组成一个电子开关。

多谐振荡器输出的计数脉冲经双D触发器两位二进制计数器，在它的两个输出端得到00、01、10、11四种逻辑状态。

这四个状态作为数据选择器的四个数据通道选择信号，对应从模十六计数器输送到数据选择器的QA QB QC QD四个分频信号。

其作用相当于一个受控的一刀四位的机械转换开关。

当双D触发器输出为“ 00”时，数据选择器输出10000000序列脉冲，为八分频信号，实现花样一；为“ 10”时，数据选择器输出11000000序列脉冲，为八分频信号，实现花样二；为“ 01”时数据选择器输出11110000序列脉冲，为八分频信号，实现花样三；为“ 11”时数据选择器输出1111111100000000 序列脉冲，为十六分频信号，实现花样四。

课程设计任务书2009—2010学年第二学期专业：网络工程学号：******** 姓名：****课程设计名称：电子技术课程设计设计题目：四路装饰彩灯控制器电路设计完成期限：自2010 年 6 月 1 日至2010 年 6 月14 日共 2 周设计依据、要求及主要内容：一、课题意义本课题利用电子技术知识设计出彩灯装饰控制器，该控制器具有4路输出，该输出不是简单的4路彩灯依次循环点亮，而是产生多种花样，它能使4路彩灯以“依次点亮递增点亮闪亮……”等多种花样闪烁，可用于家庭和商铺的节日装饰。

通过本课题练习，学生对综合知识应用能力、设计能力将有较大提高，对今后从事电子产品的研制、生产、经营维修等打下基础。

二、课题实现方法本课题利用电子技术设计节日装饰彩灯电路，可以先查阅相关资料（网上查找或参考相关书籍手册），明确课题的方向和目的，然后学习完成课题所需的理论知识，了解电路的工作原理；在理解的基础上确定设计方案，设计出完整的电路，提交课程设计说明书一份。

三、设计内容1．用555时基电路与外围电阻、电容等元件设计出振荡频率可调的超低频振荡器；十进制计数器/脉冲分配器输出电平控制晶闸管的开合，实现4路彩色灯串循环实现花样闪烁，给人们带来视觉上的动感效果。

2．设计要求画出电路原理图；标注元器件及参数选择；3．设计过程中，能发现问题和并解决问题。

4．编写设计报告，写出设计过程，附上有关资料和图纸，有心得体会。

四、设计要求1、设计电源电路和超低频脉冲振荡电路；2、合理连接十进制计数器使之控制后续彩灯电路的工作，一个周期后能够自动复位，实现循环；3、设计晶闸管、彩灯连接方式电路。

五、参考文献[1] 贾秀美.数字电路实践技术（第一版）.中国科学技术出版社，2000.[2] 王毓银.脉冲与数字电路（第三版）.高等教育出版社，1999.[3] 路勇.电子电路实践及仿真（第一版）.清华大学出版社，2004.[4] 岳怡.数字电路与数字电子技术（第一版）.西北工业大学出版社，2001.[5] 刘常澍.数字逻辑电路（第一版）.国防工业出版社，2002.[6] 萧宝瑾.protel 99 SE操作指导与电路设计实例（第一版）.太原理工大学，2004.[7]赵学良，张国华.电源电路[M].北京:电子工业出版社,1995.[8] 张义申，陆坤等.电子设计技术[M].西安:电子科技大学出版.1996.[9] 陈有卿，叶桂娟. 555时基电路原理、设计与应用[M].北京：电子工业出版社.2007.[10] 余孟尝.数字电子简明教程（第三版）[M].高等教育出版社,2006指导教师（签字）：教研室主任（签字）：批准日期：年月日四路装饰彩灯控制器电路设计摘要由设计要求出发可知彩灯的三个节拍可以用移位寄存器74LS194实现，通过控制S0和S1实现右移、左移和送数，通过控制CLR＇控制清零。

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：班级：学号：姓名：评分：教师：20 年月日数字电路课程设计任务书20 12 －20 13 学年第一学期第 6 周－7 周题目四花样彩灯控制器内容及要求〖基本要求〗设计一四花样自动切换的彩灯控制器，要求实现(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。

〖主要参考元器件〗555,74LS93，74LS74,74LS153,74LS164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. 领元器件、制作、焊接：3天3．调试＋验收：2.5天4. 提交报告：2012-2013学年第一学期9～13周学生姓名：、指导时间：第6～7周指导地点： E 楼、室任务下达2012 年、月、日任务完成20 12 年、月、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、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。

目录前言……………………………………………………………………………………、第一章设计要求………………………………………………………………………、1.1 设计课题及要求…………………………………………………………、第二章系统组成及工作原理………………………………………………………、2.1 系统组成框图………………………………………………………………、2.2 工作原理分析……………………………………………………………、第三章电路方案设计…………………………………………………………………、3.1 电路图设计…………………………………………………………………、3.2 方案比较…………………………………………………………………、第四章单元电路设计与计算……………………………………………………、4.2 四种码产生电路…………………………………………………………、4.3 彩灯自动转换控制电路……………………………………………………、4.4 花样输出电路………………………………………………………………、第五章实验、调试及测试结果分析……………………………………………、结论…………………………………………………………………………………、参考文献…………………………………………………………………………、、、第一章设计要求1.1 设计课题及要求（一）题目：四花样彩灯控制器（二）基本要求：设计一四花样自动切换的彩灯控制器，要求实现(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。

电路工作原理从ICl⑧脚出来的脉冲信号分为两路：一路作为计数脉冲送到IC3的⑩脚；另一路作为移位时钟脉冲加到IC6的⑧脚。

调节RWl 改变ICl的振荡频率，可以改变灯光的移动速度，以得到不同的动态效果。

IC2、IC4、IC5共同组成了一个电子开关。

IC2输出的
计数脉冲经IC4两位二进制计数，在IC4的两个输出端共可得到“00”一“11”4个逻辑状态。

这4个状态作为IC5的4个数据通道选择信号，对应从IC3输送到IC5的QA、QB、QC、QD4个分频信号。

其作用相当于一个受控的一刀四位的机械转换开关。

当IC4输出为“00”时，选通IC5的⑧脚；为“01”时，选定IC5的⑤脚……。

调节RW2改变IC2的输出脉冲周期，可以改变开关的切换时间，用以选择每种花样出现时间的长短。

从IC5第⑦脚输出的数据信号送到IC6的输入端，在时钟脉冲作用下，数据在IC6的8位并行输出端从Q0一Q7顺序移动。

这一移动的8位控制信号经功率驱动电路去推动8路彩灯，就出现了8路4花样自动循环切换的流水彩灯。

元件选择图1中，变压器用220／9V、10—20VA变压器。

三极管用9013，双向可控硅用3A600V的了LC336A，每路可带20只220V15W的白炽灯泡。

印刷电路见图2。

在实际制作中，注意交流220V市电的相线(火线)和中线(零线)必须严格区分。

火线不能进入控制器，零线进入控制器后，与双向可控硅的地就近相接。

太原理工大学现代科技学院数字电路逻辑设计课程设计设计名称4路彩灯显示系统专业班级信息13-1班学号**********姓名0指导教师张文爱太原理工大学现代科技学院课程设计任务书注：课程设计完成后，学生提交的归档文件应按，封面—任务书—说明书—图纸的顺序进行装订上交（大张图纸不必装订）专业班级信息13-1班学号2013100 姓名0 成绩设计名称：四路彩灯显示系统一、设计目的（1）熟悉常用中规模计数器的逻辑功能。

（2）掌握计数、译码电路的工作原理及应用。

（3）熟悉移位寄存器的工作原理、典型应用和调试方法。

二、设计任务与要求设计一个四路彩灯控制器，要求：（1）开机后可自动从初始状态按规定程序进行循环演示。

（2）彩灯花型由三个节拍组成。

（3）第一节拍：逐次渐亮，灯亮时间1秒，共用4秒钟。

（4）第一节拍：四路彩灯按逆序渐灭，也需4秒钟。

（5）第三节拍：四路彩灯同时亮0.5秒，然后同时变暗0.5秒，要进行四次，所需时间也为4秒，三个节拍完成一个循环。

（6）彩灯用发光二极管(LED)模拟。

三、设计原理(1)实验灯光变换效果如下图：0~1s1~2s2~3s 3~4s6~7s 5~6s 4~5s 8~8.5s 8.5~9s 9~9.5s 9.5~10s11.5~12s 11~11.5s 10.5~11s 10~10.5s ……………………………………装………………………………………订…………………………………………线………………………………………4路彩灯显示系统框图（2）因为系统要经历3个节拍，然后一直循环，灯光还要有相应的变化，所以需要一个实现节拍计数器，12个变化一循环所以可以采用74LS161来实现，实现计数之后，相应的灯光也要发生变化，逐渐变亮和逐渐变暗可以通过一个移位寄存器来实现，假设灯亮为1，则需要经历0000->1000->1100->1110->1111->1110-> 1100->1000->0000这个过程，可以使用74LS194的左移入0功能和右移入1功能来实现。