八路彩灯控制器的设计

来源：用户分享时间：2025/6/1 16:12:19 本文由

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论文提要

彩灯，又名花灯，是我国普遍流行的传统的民间的综合性的工艺品。彩灯艺术也就是灯的综合性的装饰艺术。彩灯的产生，是从人类运用火、发明灯、制造灯具等发展而来的。随着我国科学技术的发展，彩灯艺术更是花样翻新，奇招频出，传统的制灯工艺和现代科学技术紧密结合，将电子、建筑、机械、遥控、声学、光导纤维等新技术、新工艺用于彩灯的设计制作，把形、色、光、声、动相结合，思想性、知识性、趣味性、艺术性相统一的典范。现今生活中，许多户外商业广告、公益广告、节日彩灯等大多采用循环灯控制形式，它们通过巧妙构思与创作，可以做到广告、彩灯等作品色彩鲜艳，富有创意，变化形式丰富，起着宣传和美化环境的作用，营造文明亮丽氛围。本设计的彩灯能成为现实的一种，但技术上日后将会有更大的改善和提高。

本设计以555定时器，模十六计数器74LS161，74LS194双向移位寄存器，发光二极管等器件实现，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。

八路彩灯显示电路的设计

摘要：本次八路彩灯电路的制作主要采用74LS194芯片接成扭环形结构的移位寄存器来实现，通过555定时电路组成多谢振荡电路。整个电路主要由移位寄存器、控制电路、脉冲发生器构成8个彩灯的循环控制，并且可以组成多种花型。关键词：控制、循环、555定时电路

一、设计内容与设计要求

1.设计目的

⑴学会将一个实际情况抽象为逻辑电路的逻辑状态的方法。 ⑵掌握计数、译码、显示综合电路的设计与调试方法。 ⑶掌握实际输出电路不同要求的实现方法。 2.设计任务

八路彩示系统，该系统实现以下功能：（1）从左向右逐次亮，间隔为0.5秒。（2）从右向左逐次灭，间隔为0.5秒。

（3）左四同时亮，然后右四同时亮；左四同时灭，然后右四同时灭，间隔1秒，重复四次（4）八个同时全亮，时间为1秒，然后同时全灭，时间为1秒，重复4次。 3.设计要求

⑴确定总体设计方案画出总方框图，确定各单元电路的功能，进行单元电路的设计，画出逻辑图。

⑵选择元器件型号。

⑶画出总逻辑图和装配图，并在面包板上组装电路。 ⑷进行电路调试，使其达到设计要求。 ⑸写出总结报告。 4.参考器件

555定时器、计数器、双向移位寄存器、显示译码管、数码显示管、发光二极管及一些门电路等。

二、总体设计思路

根据课程设计课题要求，要实现本系统，需要设计时钟脉冲产生电路，循环控制电路和彩灯花样输出电路。时钟脉冲产生电路由74LS161分频实现，循环控制电路由74LS161和7420实现，彩灯花样输出电路由74LS194和相关逻辑电路实现。

三、总体设计原理

1.基本原理

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。第一节拍为1右移，第二节拍为0左移，第三节拍全亮为置数1，全灭为清零。由于程序循环一次要20秒，故需要一个20进制的计数器控制循环。第三节拍时要求1秒内全灭全亮各一次，故脉冲信号频率比先前两节拍时脉冲频率要快一倍，而且要以相同频率控制CLR’。可以用一个16进制计数器产生脉冲信号，一路送到控制20进制的计数器，一路经逻辑电路送到移位寄存器。 2.设计框图

多谐振荡器 20进制循环控制器 16进制分频计数器移位计数器74LS194

图1

3.总逻辑电路原理图

彩灯显示输出 3

15VU2QAQBQCQDRCO14131211153456ABCDQAQBQCQDRCO1413121115VCCVCCR11kΩVCC8VCC476RSTDISTHRTRICONGND1OUT35VU9U13456ABCD27R217.4kΩ2U61AVCC1B4B1Y4A2A4Y2B3B2Y3AGND3Y7ENP10ENT912~LOAD~CLRCLK7ENP10ENT912~LOAD~CLRCLK26C1VCC10uF18C22574163N4U36873456ABCDQAQBQCQDRCO1413121115345672ABCDSLSRU474163NQAQBQCQD1514131210nFU71AVCC1B4B1Y4A2A4Y2B3B2Y3AGND3YLM555CMGNDGND7ENP10ENT912~LOAD~CLRCLKGND9141211131774LS09N165U51AVCC1Y6A2A6Y2Y5A3A5Y3Y4AGND4Y19109S010S11~CLR11CLK5VVCCX10 2.5 VX9 2.5 V74LS32NGNDGND74163N374194NGND74LS04NX5U10X6X7X8X1U8A74S10D 2.5 VX2 2.5 VX3 2.5 VX4VCC 2.5 V15GNDGND2021345672ABCDSLSRQAQBQCQD1514131222 2.5 V 2.5 V 2.5 V 2.5 V2324259S010S11~CLR11CLK

图2

74194N

四、各单元电路设计

1时钟脉冲产生电路

用555定时器构成多谐振荡器,电路输出便得到一个周期性的矩形脉冲,其周期为:

T=0.7(R1+2R2)C………………………(5-1)

控制74LS161模十六计数器电阻值和电容值可设为： R1=1KΩ ， R2=17.4KΩ ， C=0.01μF 由公式（1-1）计算得：T=0.2506S

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