彩燈循環控制電路設計方案比較研究

劉奇燕 韓依婷 劉佳 王新睿

摘? 要：本次電路設計利用555定時器、計數器等設計LED彩燈控制電路。通過按鍵實現如下循環特性：當按鍵沒有按下時8個彩燈交叉循環點亮：即在前四秒內第1、3、5、7盞燈依次點亮、后四秒內8、6、4、2盞燈依次點亮，而當按鍵按下一次后（按下兩次等效于沒有按下），實現8盞燈依次循環點亮（產生燈光追逐音樂、活躍氣氛的效果），并設計成同步電路模式。用555定時器設計的多諧振蕩器來提供時序脈沖，在接通電源之后就可以產生一定頻率和一定幅值矩形波的自激振蕩器，而不需要再外加輸入信號。整體電路采用同步電路模式，采用TTL集成電路，電壓均為5V。

關鍵字：55定時器;計數器;TTL集成電路

一、前言

數字電子技術實驗是一門重要的實踐性技術基礎課程，開設本課程的目的們分析問題或解決問題的能力，培養嚴謹的工作作風，實事求是的科學態度，刻苦鉆研、勇于探索和創新的開拓精神以及遵守紀律、團結協作和愛護公物的優良品質。

近年來，由于集成電路的迅速發展，使得數字邏輯電路的設計發生了根本性的變化。在設計中更多的使用中規模集成電路，不僅可以減少電路組件的數目。使電路簡捷。而且能提高電路的可靠性，降低成本。因此用集成電路來實現更多更復雜的器件躬耕則成為必然。

現代生活中，彩燈越來越成為人們的裝飾品，它不僅能美化環境，渲染氣氛，還可用于娛樂場所和電子玩具中。絕大多數的彩燈控制電路都是用數字電路來實現的，例如，用中規模集成電路實現彩燈控制器主要用計數器，譯碼器，分配器和移位寄存器等集成。

流水燈是一串按一定的規律像流水一樣連續閃亮的燈的組合，流水燈控制是可編程控制器的一個應用，其控制思想在工業控制技術領域也同樣適用。流水燈控制可用多種方法實現，如單片機I/0口控制，雙向位移寄存器控制，計數器循環控制等，本次選用計數器和譯碼器做控制電路，其脈沖產生由555定數器循環控制等，本次選用計數器和譯碼器做控制電路，其脈沖產生由555定了所需要的功能。

2、總體方案設計

2.1方案比較

方案一：

本次電路設計利用555定時器、計數器等設計LED彩燈控制電路。通過按鍵實現如下循環特性：當按鍵沒有按下時8個彩燈交叉循環點亮：即在前四秒內第1、3、5、7盞燈依次點亮、后四秒內8、6、4、2盞燈依次點亮，而當按鍵按下一次后（按下兩次等效于沒有按下），實現8盞燈依次循環點亮（產生燈光追逐音樂、活躍氣氛的效果），并設計成同步電路模式。

用555定時器設計的多諧振蕩器來提供時序脈沖，其優點是在接通電源之后就可以產生一定頻率和一定幅值矩形波的自激振蕩器，而不需要再外加輸入信號。由于555定時器內部的比較器靈敏度較高，而且采用差分電路形式，這樣就使多諧振蕩器產生的振蕩頻率受電源電壓和環境溫度變化的影響很小。之后脈沖信號輸入到計數器，同時將計數器輸出端QC、QB、QA接到譯碼器的輸入端，當譯碼器輸出電平為低電平時，與其相連接的LED會變亮。LED采用共陽極連接，并串上500的電阻。電路由按鍵控制，使彩燈進入到不同的循環模式。

方案二：

本方案是由555組成的多諧振蕩器作為信號的脈沖發生器，74161計數器和74153雙向數據選擇器組成的序列信號發生器以及移位輸出顯示電路所共同組成。555多諧振蕩器組成的信號脈沖源作為74161計數器、74194移位寄存器的clk連續脈沖信號。通過改變電阻、電容的大小，可以改變74161計數器的計數快慢程度，74161的輸出端：Q0，Q1。

作為74153的SO，S1，Q2控制74153的兩個使能端。雙向數據選擇輸入端接SWDIP-8雙端的開關控制它的輸入。74153的兩個輸出端連接一個二輸入的與非門，它的輸出通過連接兩個SWDIP-4接入74194的數據輸入端，74194的兩個芯片的S1SO通過SWDIP-2開關接電源以及電阻到地。改變SWDIP-2的通斷狀態，可以實現預置數，右移、左移的功能。

2.2方案選擇

上述兩個方案最大區別就是，方案一采用的是譯碼器輸出控制寄存器來實現功能。方案二采用的是74153雙向數據選擇器輸出端控制移位寄存器的輸入端，中間是開關連接的。但是方案一的最終效果更具有觀賞性，通過上述方案的比較，最后我選擇了方案一。

參考文獻：

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