彩灯循环控制器的设计与制作

实训三彩灯循环控制器地设计与制作

一、设计任务书

1、题目

彩灯循环控制器地设计与制作

2、设计任务

1）彩灯能够自动循环点亮

2）彩灯循环显示且频率快慢可调.

3）该控制电路具有8路以上地输出.

3、设计目地

通过本设计熟悉中规模集成电路进行时序电路和组合电路设计地方法，掌握

彩灯循环控制器地设计方法•

4、参考设计方案

1）课题地分析

此电路主要由三部分组成，其整体框图如图（一）所示•

振荡电路 ------- ►计数译码驱动电路 -------- 显示电路

2）方案论证与实现

（1）振荡电路

主要用来产生时间基准信号（脉冲信号）.因为循环彩灯对频率地要求不高, 只要能产生高低电平就可以了，且脉冲信号地频率可调，所以采用555定时器组成地振荡器，其输出地脉冲作为下一级地时钟信号，电路如图（二）所示

IRT UAL

555定时器组成的振荡电路

图（二）

（2）计数器/译码分配器

计数器是用来累计和寄存输入脉冲个数地时序逻辑部件.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地电路.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地分配，整个输出时序就是 00 01、 02….09依次出现与时钟同步地高电平,宽度等于时钟周期•

4017有3个输入端（MR CP0和~CP1 ,MR 为清零端,当在MR 端上加高电平 或正

脉冲时，其输出00为高电平，其余输出端（01------09 ）均为低电平.CP0和

~CP1是 2个时钟输入端，若要用上升沿来计数，则信号由CP0端输入；若要用下

降沿来计数，则信号由~CP1端输入.设置2个时钟输入端，级联时比较方便，可驱 动更多二极管发光•

4017有10个输出端（00-09）和1个进位输出端~05-9.每输入10个计数 脉

冲,~05-9就可得到1个进位正脉冲，该进位输出信号可作为下一级地时钟信 号.

由此可见，当4017有连续脉冲输入时，其对应地输出端依次变为高电平状态 故可直接用作顺序脉冲发生器.

4017地管脚仿真图如图（三）所示.其测试电路及波形如图（四）图（五） 所

示.注意在用multisim 仿真软件时，含有CM0时,电源作VDD.

图（三）4017的管脚仿真图

0 0 14

CP0

0 1

0 2

13

-0

~ CP1

0 3

0 4

0 5

0 6

0 7

15

M R

0 8

0 9

0 5-9

3

2 4 7 10 1 5 6 9 11 12

U1

4017BD

4017BD

图（五）

（3）显示电路

主要由发光二极管组成，当4017地输出依次输出高电平时，驱动发光二极管 也依次点亮，产生一种流动变化地效果.发光二极管要求驱动电压小一点，一般在 1.66V 左右,电流在5mA 左右.彩灯地循环速度由脉冲源频率决定.R 、C 构成微分 电路,用于上电复位.如有兴趣也可以把发光二极管换成颜色地彩灯，这样循环直 民来就更好看了 •整机电路如图（六）所示•

14

CP0

~CP1

V1

1000Hz 5V

15

O 1 O 2 O 3 O 4 O 5

~O 5-9

-6

-9

13

1 5

O 7

O 8

图（四）4017的功能测试电路图

R1

Ikohm

vcc

厂5、

~Tj

5V

= C u7

8

U1

fl R3

5 C1

VCC

OUT

THR

TRI

CO N

GND

U2

R4

4017BD

0.1uF

0.01uF

~O5-

9O

OOOOOOOO O

p| 300ohm

12 11

10

ED5 LED9

彩灯循环控制器

图（六）

kohm

2

1kOhm Key = a

C3

50%

4

3

7 6 1

~CP1 CP0

LED1

LE D3

LED2

555 V IRTUAL

LED7

LED6

C3

1uF

彩灯循环控制器（彩灯显示）

1、电路组成

该循环控制电路由555定时器、同步4位二制计数器74163和4线一16线译码器/分配器74154组成.

2、电路原理与实现

电路中555定时器组成多谐振荡器,输出一定频率地矩形脉冲.74163是同步

4位二进制计数器，当输入周期性脉冲信号时，其输出为二进制数形式，并且随着

脉冲信号地输入，其输出在0000—1111之间循环变化•通过4线一16线译码器

74154,其16条输出线按照74163所加地二进制数依次变成低电平,哪条输出线为 低

电平，与它相连地发光二极管就亮•因任一时刻，只有1个发光二极管亮，故所 有

16个发光二极管只接1个限流电阻•该电路地16个发光二极管若组成一个环 状，则

发光二极管依次点亮时，就像一个光环在滚动一样，可用在灯光布置或装饰 上.其整体电路设计与仿真如图（八）所示

VCC

300ohm

图（八）

1、 电路组成：

该电路是由555定时器、12位二进制计数器 4040和3位二进制译码器

74LS138组成.

2、 电路原理与实现

4040是12位异步二进制计数器，它仅有2个输入端，即时钟输入端cp 和清

零端CR 输出端为Q0---Q11.当清零端MF 为高电平时,计数器输出全被清零；当 清零端MF 为低电平时，在CP 脉冲地下降沿完成主数.

74LS138是3线-8线译码器，具有3个地址输入端A 、B 、C 和3个选通端G1、 ~G2B G2A 以及8个译码器输出端Y0---Y7.

用555定时器组成多谐振荡器，输出频率为f=101HZ.由4040分频后，低3位

R4

U2

R1 1kohm

1

8

U1

~ CL R ~ LO AD

VCC T

15

R3 Ikohm RST

R2 kOhm 5

50%

Key = a

C1 0.1uF

DIS T HR T RI

O UT

CO N

G ND

1

555_V

IRTUAL

C3 0.01uF

ENT ENP CL K

RCO

14 C

QC

D

Q

D

74163N

2

3 4

5

A 6

B 7

C 8

D

9 10 11 12

13

&

〜G 1 14

〜G ； 15

由555定时器、74163同步二进制计数器、74154（4线--16线）译码器组成的循彩灯整体电路 说明：电路中555定时器组成多谐振荡器，输出一定频率的矩形脉冲。74163是同步4位二进制计数器, 当输入周期性脉冲信号时，其输出为二进制数形式，并且随着脉冲信号的输入，其输出在）000 -1111之间循环变化。通过4线-16线译码器74154，其16条输出线按照74163所加的二进制数依 次变成低电平，哪条输出线为低电平，与它相连的发光二极管就亮。因任一时刻，只有1个发 光二极管亮，故所有16个发光二极管只接1个限流电阻。

7 1

23 22 21

20

18