数电16灯旋转彩灯原理

篇一：数电课程设计 16路彩灯循环电路

数电课程设计

题 目 课 程 名 称 院（系、部、中心） 专 业 班 级 学 生 姓 名 学 号 设计地点 指导教师

课 程 设 计 任 务 书

一．设计要求及主要技术指标??????????????????? 4

二、实验任务、要求及提示????????????????????? 4

三、设计方案的选择和电路框图 ????????????????? 5

四、设计原理?????????????????????????? 6

五、各单元电路的设计、计算和说明????????????????? 6

六、整体电路图????????????????????????? 8

七、所用元件及器材??????????????????????? 9

八、芯片功能?????????????????????????? 10

九、课程设计的心得体会????????????????????? 21

十、参考文献?????????????????????????? 21

引言

数字电路是一门理论性强、工程应用广的专业基础课程。为了训练读者对数字电路及系统的设计、安装、调试的实际动手能力，特在数字电路课程中设置了课程设计这一重要的实践环节，以便在实践中掌握数字系统的设计方法。 数字逻辑 (电路)课程设计的目的

通过完成本章所列的一些设计任务，掌握基于可编程器件的EDA技术，学习Max+plusII软件开发工具，明确数字系统的概念与设计的一般流程，训练从事电子系统设计工作必备的基本技能。鉴于课程设计设置的主要目的，同时考虑学习的循序渐进、承上启下的过程，所以在本书的数字系统设计中，采用经典方法设计电路原理图，用EDA工具进行仿真，最后用编程逻辑器件实现的方法。

彩灯控制器设计简介

利用移位寄存器和计数器等设计一彩灯控制电路，改变电路的不同工作状态，控制彩灯变幻出不同的闪烁效果。电路实用，也可以通过计算机仿真直观地看到循环彩灯的控制效果，综合运用所学数字电路知识，学会设计和调试方法，

从而产生浓厚兴趣。如果稍微改动控制电路，可以更加完善，完成基于移位寄存器的彩灯控制器设计。

在现代生活中，彩灯作为一种装饰，既可以增强人们的感观，起到广告宣传的作用，又可以增添节日气氛，为人们的生活增添亮丽，用在舞台上增强晚会灯光效果，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，不仅可以获得良好的观赏效果，而且可以省电（与全部彩灯始终全亮相比）。因此，彩灯控制电路应用越来越丰富我们的生活，成为我们生活不可缺少的一部分。本课题是利用四位双向移位寄存器为核心元件实现彩灯的循环控制。

一．设计要求及主要技术指标

1.1 设计要求

（1）、根据技术指标要求确定电路形式，分析工作原理，计算元件参数。

（2）、列出所用元器件清单并购买。

（3）、安装调试所设计的电路，使之达到设计要求。

（4）、记录实验结果。

（5）、撰写设计报告。

1.2 主要技术指标

（1）实现16个LED灯循环点亮。

（2）间隔时间可调。

（3）LED灯的闪烁按一定的规则变化，可通过输入开关设置闪烁规律。

（4) 电路有复位控制，复位按钮闭合时LED循环输出，按钮断开彩灯熄灭。

1.3设计目的

设计一种利用发光二极管作为彩灯指示,实现发光二极管依次点亮形成移动的光点,并不断循环的彩灯循环控制电路，要求可以实现彩灯循环的时间可以调节 。

（1）学会分析、设计和测试用555定时器构成的多谐振荡器。

（2）熟悉译码器和中规模集成计数器的工作原理。

（3）利用译码器和计数器设计彩灯控制电路，实现不同的闪烁效果

二、实验任务、要求及提示

2.1 设计一个十六路彩灯循环电路，使其满足以下要求：

（1）16 路彩灯输出显示。

（2）彩灯的闪烁按一定规则变化(至少三种以上)，可通过输入开关设置彩灯闪烁的规律。

（3）电路有复位控制，复位按钮闭合时彩灯循环输出，复位按钮断开时彩灯熄灭。

（4）可设定彩灯的闪烁时间，彩灯闪烁的时间可通过实验箱上的开关输入。

2.2 设计提示

（1）设计要求显示16路彩灯，需要1 16个发光二极管模拟，实验开发系统上的发光二极管已连接好限流电阻，若自行连接线路需要连接限流电阻。

（2）电路图是在EWB电子工作平台设计仿真的，若需在Max-plus+II10.0的模拟仿真，并且在SE-5M实验开发系统上实现，实验系统自带不同频率的脉冲，不必设计脉冲产生电路。

（3）要完成三种以上彩灯闪烁花样的设计、可以采用不同的计数器与不同的译码输出信号相结合的方法。

彩灯图案变换的设计以4个彩灯为例，第一种图案变换：彩灯左右摆动，状态图为：0101→1010；第二种图案变换：暗带移动，状态图为：0111→1011→1101→1110；第三种图案变换：彩带一条一条亮，然后再一条一条熄灭，状态图为：0000→1000→1100→1110，上述变化可以用环形计数器、扭环形计数器实现。当然，也可以是：彩灯从右到左，然后从左到右逐个点亮；彩灯从右到左点亮，然后从左到右逐个依次熄灭，全亮全灭；彩灯两边同时亮2个逐次向中间移动移动再散开，彩灯两边同时亮4个，4亮4灭。

为完成上述不同白勺闪烁规律，也可将手动改变规律设计为自动循环变化闪烁图案。

（4）如进一步提高彩灯的观赏性，可改变不同图案的闪烁频率，可以将输人脉冲进行分频。

三、设计方案的选择和电路框图

3.1 题目分析

我们设计的流水灯实际上是主要使用一个74LS191，两个74LS138，和

一个555定时器这四个芯片对16个LED进行控制，产生循环控制的效果。

3.2题目设计

用附加电容、电阻把555定时器接成一多谐震荡器，产生脉冲信号。两个74LS138扩展成4-16线译码器，与LED向接。74LS191作为计数器。

3.3 结构框图

如图1.

篇二：数电课程设计--16路彩灯循环控制设计

南京工程学院

课程设计说明书

题 目 16路彩灯循环控制电路设计

课 程 名 称 数字电路课程设计 院（系、部、中心） 电力工程学院

专 业 电力系统及其自动化 班 级 电力083 学 生 姓 名 张乡农 学 号 206081245

设 计 地 点 工程实训中心9-305

指 导 老 师 卢松玉 王玫

设计起止时间：2010年1 月10日至2010年1月14日

一、 设计目的：

1、学会了将一个实际情况电路抽象为逻辑电路的逻辑状态的方法。

2、掌握计数、译码、显示综合电路的设计与调试方法。

3、掌握实际输出电路不同要求的实现方法。

4、熟悉Max+plusⅡ9.23软件运行环境，并了解其里面的各部分。

二、 设计任务：

设计16路彩灯循环控制电路，使得该电路彩灯循环显示频率快慢可调，控制器，具有多路输出，彩灯由发光二极管模拟替代。

根据不同的控制信号进行不同的计数，再通过译码器电路，得出不同的彩灯循环控制结果。

还需满足彩灯的闪烁按一定的规则变化（三种）；电路有复位控制；设定彩灯的闪烁的时间。

三、 设计步骤：

（1） 局部电路图详解：

彩灯信号输出部分：为实现16路彩灯输出，本案例选用两块集成电路译码器74138进行控制信号的输出。

A、B、C为3个输入，有8种组合，即可输出彩灯的8路，使用两块74138即可实现16路彩灯信号输出。设定第一块74138输出的灯为L1~L8，第二块为L9~L16。

两块74151对74138进行控制的原理详解：

本案中采用了两块集成电路数据选择器74151，用以对两块译码器进行控制，达到实现多种亮法的目的。

这一块74151中，A、C、GN接地，B接全电路的一个开关EN（工作时置1），所以当工作时，此块74151的输出Y恒为0，WN恒为1，这使得两块74138的各有部分控制借口处于工作状态。

这一块74151中，输出端WN悬空；Y的输出结果由输入端B控制，而B即是本电路的亮法控制按钮INPUT2；当input2置0时，Y输出结果为D0，D0即是计数器74161的QD输出端；当input2置1时，Y=D2，D2是74161 QD的反信号。

计算机74161对电路亮法的驱动与控制：

本案采用一块集成计数器74161进行信号的脉冲激励和对两块74138的控制以实现不同亮法的控制。

本案唯一的计数器74161中，输入端ABCD全接地，ENT和ENP接高电平，三者确保器件工作；预置端和置零端在工作时置1，CLK为脉冲信号产生源。

在输出端中，QA、QB、QC皆连接到两块译码器74138的ABC三个输入端，以计数器工作时的时序信号产生不同的组合使彩灯闪烁。

其中QA和一个输入开关INPUT1进行与关系后才接入74138，这

样的作用是，当INPUT1置1时，电路中QA的信号正常输入给两块74138的A端，彩灯依次亮起；当INPUT1置0时，AQ的信号被屏蔽，根据74161的工作状态表，两块74138所接收到的信号隔一才有，所以可以使彩灯的亮法依次闪烁和隔一闪烁手动可调。

74161的QD输入端，分两种路径连接到两块74138，连接到第一块的G2AN和G2BN，作用是只使得该74138接收计算机的前8种状态，用以一一控制8盏灯。连接到第二块74138的方法为：先分别以正反两信号接到74151中（如前文所述），再由该74151的Y输出端接到第二块74138的G1端。

这样设计的巧妙之处在于，当INPUT2置0时，74151的Y输入为计数器74161的QD，如前文所述，当74161 QD为0时，第一块74138工作；当QD运行到1时，第一块74138不工作，而第二块开始工作，使得16路彩灯依次闪烁；当INPUT2置1时，74151的Y输出为QD的反信号，所以两块74138一起工作，使得16路彩灯实行8-8两路同时闪烁。

综上，两块74138用以彩灯输出；一块74161及两块74151皆用语控制彩灯的亮法；输入断INPUT1的功能为控制16路彩灯是否间隔输出：0为间隔，1为依次；INPUT2控制是否分两路：1为两路，0为顺序输出。

整体电路示意图如下：

篇三：数电课程设计__16路彩灯循环电路

课 程 设 计 任 务 书

一．设计要求及主要技术指标??????????????????? 4

二、实验任务、要求及提示????????????????????? 4

三、设计方案的选择和电路框图 ????????????????? 5

四、设计原理?????????????????????????? 6

五、各单元电路的设计、计算和说明????????????????? 6

六、整体电路图????????????????????????? 8

七、所用元件及器材??????????????????????? 9

八、芯片功能?????????????????????????? 10

九、课程设计的心得体会????????????????????? 21

十、参考文献?????????????????????????? 21

二、实验任务、要求及提示

2.1 设计一个十六路彩灯循环电路，使其满足以下要求：

（1）16 路彩灯输出显示。

（2）彩灯的闪烁按一定规则变化(至少三种以上)，可通过输入开关设置彩灯闪烁的规律。

（3）电路有复位控制，复位按钮闭合时彩灯循环输出，复位按钮断开时彩灯熄灭。

（4）可设定彩灯的闪烁时间，彩灯闪烁的时间可通过实验箱上的开关输入。 彩灯图案变换的设计以4个彩灯为例，第一种图案变换：彩灯左右摆动，状态图为：0101→1010；第二种图案变换：暗带移动，状态图为：0111→1011→1101→1110；第三种图案变换：彩带一条一条亮，然后再一条一条熄灭，状态图为：0000→1000→1100→1110，上述变化可以用环形计数器、扭环形计数器实现。当然，也可以是：彩灯从右到左，然后从左到右逐个点亮；彩灯从右到左点亮，然后从左到右逐个依次熄灭，全亮全灭；彩灯两边同时亮2个逐次向中间移动移动再散开，彩灯两边同时亮4个，4亮4灭。

三、设计方案的选择和电路框图

1.1.1方案一：

利用单片机来设计彩灯循环显示电路已经成为主流，单片机的优点时设计简单，容易实现，只需一个简单的程序就可以完成复杂的功能，彩灯的各种漂亮的显示都是有赖于单片机的快速发展和应用，在我们的生活中单片机的应用会越来越多，分量会越来越重，各个方面都将有单片机发展的一席之地。下面是实现该功能的框图：

图1.1.1. 方案一原理框图

3.1 题目分析

设计的流水灯实际上是主要使用一个74LS191，两个74LS138，和一个

555定时器这四个芯片对16个LED进行控制，产生循环控制的效果。

3.2题目设计

用附加电容、电阻把555定时器接成一多谐震荡器，产生脉冲信号。两个74LS138扩展成4-16线译码器，与LED向接。74LS191作为计数器。

3.3 结构框图

如图1.

图 1结构框图

1.2方案选择

经过比较，方案一需要很多的硬件知识和计算机编程，而且单片机电路我们了解的不是狠多，对于数字部分列举了二个方案，方案三较简便，仅利用一个芯片的逻辑功能就实现了数字显示部分的功能，变化接法就可实现自热序列。根据不同的接法可以实现课程设计中的各个要求是较理想的选择，所以我选择了第三个方案。

四、设计原理

设计彩灯循环控制电路，要求该电路彩灯循环显示频率快慢可调，控制器具有多路输出。

该电路由555定时器、74LS191计数器和138译码器组成。74LS191计数器的时钟信号由555振荡电路提供，改变555的振荡频率，即句改变计数器的快慢，即可控制彩灯闪烁的快慢。计数器输出信号输人至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译码器译码得到不同的输出信号，决定彩灯的循环变化。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。

五、各单元电路的设计、计算和说明

（一）555时序电路

在这次课程设计中，555定时器用来产生

脉冲信号。因此把555定时器接成多谐震荡

器。R1、R2、C2为定时元件。

图9、555时序电路

（二）74LS191计数部分

因为在试验中需要一个16进制的计数器，因此采用74LS191加减计数器。我们可以改变计数器的加减来控制LED亮灭的方向。

置数端A、B、C、D分别置0。4脚接地，11

脚为异步置数控制端，地电平

有效，接高电平。14脚接脉冲信号，同555定时器的OUT脚向接。通过单刀双掷开关来控制74LS191计数器的加减。

图10、74LS191计数器电路

（三）74LS138译码电路与LED显示部分

74LS138为3—8线译码器，只有8个输出端，而在实验中须驱动16个LED，所以用两个74LS138扩展成4—16线译码器。扩展接法如上图6。扩展后形成的四个输入端分别同74LS191计数器的QA、QB、QC、QD相接。通过改变QA、QB、QC、QD与四个输入端的连接方法来控制LED的亮灭顺序。

因为74LS138译码器输出端低电平有效，所以LED显示部分采用共阳极接法，负极分别接在74LS138的输出端上。

74LS138译码电路与LED显示部分的电路图如图11。

篇四：数电彩灯控制电路设计原理

多路彩灯控制电路

1.整机设计基本原理及框图

通过两片集成双向移位寄存器74LS194和拨码开关控制右移﹑左移和一个拨码开关进行预置端让其全亮﹑全灭和一个由555芯片构成的CP产生电路其主要原理框图如下：

2．各功能电路实现原理及电路设计

（1）彩灯演示电路

2片移位寄存器74LS194级联实现。其八个输出信号端连接八个300欧电阻（保护发光二极管）和八个发光二极管。其电路图如下：

彩灯演示电路图

（2）彩灯控制电路

移位寄存器是一个具有移位功能的寄存器。寄存器中所存的代码能够在移位

脉冲的作用下依次左移或右移。既能左移又能右移的叫双向移位寄存器。

本电路由2片移位寄存器74LS194级联实现。其八个输出信号端连接八个300欧电阻（保护发光二极管）和八个发光二极管和一片74LS04（控制彩灯循环亮的作用）和拨码开关控制输入的高低电平。其图如下：

彩灯控制电路图

Q0 Q1 Q2 Q3

CP

DIR CR D0 D1 D2 D3

CR

（3）CP产生电路

其图如下： S1 S0 DIL

555定时器接成多谐振动器图

（4）电源输入接口：由一个接口构成便于接电源。其电路图如下：

电源输入接口

（5）总体电路

3．制作与调试过程

第一步，查找材料理解每一部分电路的结构和功能；

第二步，画原理图；

第三步，按原理图合理摆放元器件，认真核对原理图的管脚是否一一对应，根据试验板的大小合理应尽量避免自动布线和走直角。

4．电路测试

4.1 测试仪器与设备：万能表，上学期制作的直流电源电路一块

4.2 指标测试：拨动开关4看其是否可实现全亮﹑全灭。对电路板进行预置后进行调试看其是否能实现左移和右移。

附录：

附录1：元件明细表

附录2：电路原理图

附录3：PCB图

篇五：南京工程学院 数电课设 16路彩灯循环控制电路设计 报告书

南京工程学院

课程设计说明书（论文）

题 目 16路彩灯循环控制电路设计

课 程 名 称 院 (系、部、中心) 电力工程学院

专 业

班 级：

学 生 姓 名：

学 号：

设 计 地 点：

指 导 老 师：

工程基础实验与训练中心

设计起止时间：

一、 设计目的：

1、学会了将一个实际情况电路抽象为逻辑电路的逻辑状态的方

法。

2、掌握计数、译码、显示综合电路的设计与调试方法。

3、掌握实际输出电路不同要求的实现方法。

4、熟悉Max+plusⅡ10.0软件运行环境，并了解其里面的各部分。

二、 设计任务：

设计16路彩灯循环控制电路，使得该电路彩灯循环显示频率快慢可调，控制器，具有多路输出，彩灯由发光二极管模拟替代。

根据不同的控制信号进行不同的计数，再通过译码器电路，得出不同的彩灯循环控制结果。

还需满足彩灯的闪烁按一定的规则变化（四种）；设定彩灯的闪烁的时间。

三、 设计步骤：

（1）整体电路图如下：

（2）局部电路图详解：

彩灯信号输出部分：为实现16路彩灯输出，本案例选用两块集成电路译码器74138进行控制信号的输出。A、B、C为3个输入，有8种组合，即可输出彩灯的8路，使用两块74138即可实现16路彩灯信号输出。设定第一块74138输出的灯为L1~L8，第二块为L9~L16。

74151对74138进行控制的原理详解：

这一块74151中，输出端WN悬空；Y的输出结果由输入端B控制，而B即是本电路的亮法控制按钮INPUT2；当input2置0时，Y输出结果为D0，D0即是计数器74161的QD输出端；当input2置1时，Y=D2，D2是74161 QD的反信号。

计数器74161对电路亮法的驱动与控制：

本案采用一块集成计数器74161进行信号的脉冲激励和对两块74138的控制以实现不同亮法的控制。

本案唯一的计数器74161中，输入端ABCD全接地，预置端和置零端以及ENT和ENP接高电平，几者确保器件工作；CLK为脉冲信号产生源。

(转 载 于:wWW.smHAida.cOM 海达范文网:数电16灯旋转彩灯原理)

在输出端中，QA、QB、QC皆连接到两块译码器74138的ABC三个输入端，以计数器工作时的时序信号产生不同的组合使彩灯闪烁。

其中QA和一个输入开关INPUT1进行与关系后才接入74138，这样的作用是，当INPUT1置1时，电路中QA的信号间隔输入给两块74138的A端，彩灯间隔亮起；当INPUT1置0时，QA的信号正常，彩灯依次亮起。

74161的QD输入端，分两种路径连接到两块74138，连接到第一块的G2AN和G2BN，作用是只使得该74138接收计算机的前8种状态，用以一一控制8盏灯。连接到第二块74138的方法为：先分别以正反两信号接到74151中（如前文所述），再由该74151的Y输出端接到

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