四路彩燈控制器設(shè)計方案

1 前言

1.1序言

隨著經(jīng)濟的發(fā)展，城市之間的燈光系統(tǒng)花樣越來越多，用中規(guī)模集成電路設(shè)計并制作一個四路彩燈顯示系統(tǒng)，可用于節(jié)日慶典，醫(yī)院病房等多處地方，同用單片機控制相比，它具有準確，不易受外界干擾出錯，因而得到了廣泛的應(yīng)用。小到人們?nèi)粘Ｉ钪械碾娮淤R卡，大到賓館、醫(yī)院等公共場所的大型數(shù)顯電子鐘。用中規(guī)模集成電路設(shè)計并制作一個四路彩燈顯示系統(tǒng)，要求如下：開機自動置入初始狀態(tài)后即能按規(guī)定的程序進行循環(huán)顯示程序由三個節(jié)拍組成：第一節(jié)拍時，四路輸出Q1～Q4依次為1，使第一彩燈先點亮接著第二第三，第四路彩燈點亮。第二節(jié)拍時，Q4～Q1依次為0，使第四路彩燈先滅，然后使第三，第二，第一路彩燈滅。第三節(jié)拍時，Q1～Q4輸出同時為1態(tài)0.5秒，然后同時為0態(tài)0.5秒，使四路彩燈同時點亮然后同時滅0.5秒，共進行4次。每個節(jié)拍費時都為4秒，執(zhí)行一次程序共需12秒用發(fā)光二極管顯示彩燈系統(tǒng)的各節(jié)拍SmartDraw 7

繪制原理電路：Protel、Altium、Multisim、Tina、Proteus等

仿真分析：Altium、Multisim、Tina、Proteus等

PCB：Protel、Altium、Multisim、Tina、Proteus等

設(shè)計所需軟件用以上任意即可完成需求。

2 總體方案設(shè)計

通過查閱大量相關(guān)技術(shù)資料，并結(jié)合自己的實際知識，我主要提出了兩種技術(shù)方案來實現(xiàn)系統(tǒng)功能。下面我將首先對這兩種方案的組成框圖和實現(xiàn)原理分別進行說明，并分析比較它們的特點，然后闡述我最終選擇方案的原因。

圖2.1 四路彩燈控制流程框圖

2.1方案比較

2.1.1方案1

采用單片機控制電路為主實現(xiàn)四路彩燈顯示。 運用C語言編程，然后編譯，通過單片機內(nèi)部實現(xiàn)四路彩燈的顯示，編譯成功后通過下載機下載至芯片，然后連接即可實現(xiàn)預先功能。

圖2.2 方案一的原理框圖

2.1.2方案2

采用芯片組合實現(xiàn)四路彩燈顯示系統(tǒng)。 要實現(xiàn)本系統(tǒng)，需要設(shè)計時鐘脈沖產(chǎn)生電路，循環(huán)控制電路和彩燈花樣輸出電路。時鐘脈沖產(chǎn)生電路由74LS161分頻實現(xiàn)，循環(huán)控制電路由74LS161實現(xiàn)，彩燈花樣輸出電路由74LS194和相關(guān)邏輯電路實現(xiàn)。

圖2.3 方案二的原理框圖

2.2方案論證

方案一

優(yōu)點連接線路較少，缺點編程較為麻煩，容易出錯，不利于理解底層電路的連接實現(xiàn)。同時用單片機控制不宜體現(xiàn)數(shù)電運用實踐的能力優(yōu)點不用編程，不編譯只要正確連接就能正常工作缺點必須掌握所有芯片的引腳功能及作用，連線較為復雜

圖3.2 74ls163構(gòu)成模12計數(shù)器

3.1.3通用移位寄存器74LS194控制四個彩燈

通用移位寄存器74LS194控制四個彩燈連接原理圖如下：

圖3.3 74ls194構(gòu)成顯示控制電路

3.2元器件的選擇和參數(shù)計算

下面就相關(guān)電路中的參數(shù)計算以及元器件的選擇進行說明。

3.2.1秒脈沖電路

方案：石英晶體振蕩器；此電路的振蕩頻率僅取決于石英晶體的串聯(lián)諧振頻率fs，而與電路中的R、C的值無關(guān)。所以此電路能夠得到頻率穩(wěn)定性極高的脈沖波形，它的缺點就是頻率不能調(diào)節(jié)，而且頻帶窄，不能用于寬帶濾波。此電路非常適合秒脈沖發(fā)生器的設(shè)計，但由于盡量和課堂知識聯(lián)系起來，所以沒有采用此電路。方案：由555定時器構(gòu)成的多諧振蕩器；由555定時器構(gòu)成的多諧振蕩器555定時器的管腳圖如圖3.所示。由于555定時器內(nèi)部的比較器靈敏度高，輸出驅(qū)動電流大，功能靈活，而且采用差分電路形式，它的振蕩頻率受電源電壓和溫度的影響很小。所以由555定時器構(gòu)成的多諧振蕩器的振蕩頻率穩(wěn)定，不易受干擾。因此采用此方案。h＋TPl=0.7×(R1+R2+R3)×C＋0.7×(R1+0.79×R2)SR=1逐次移進；在第二節(jié)拍中，S1S0=10，74194實現(xiàn)左移功能，即在時鐘脈沖作用下，把DSR=0逐次反方向移進。

3.3特殊器件的介紹

本系統(tǒng)中全部使用了如下功能器件： 74LS163 1個， 74LS194 1個， 74LS32 2個， 74LS04 1個， 74LS00 1個， 74LS08 1個，NE555 1個，導線若干。下面就這些器件的功能特點、主要參數(shù)和使用方法作相應(yīng)說明。

555定時器

555定時器電路是一種中規(guī)模集成定時器，目前應(yīng)用十分廣泛。通常只需外接幾個阻容元件,就可以構(gòu)成各種不同用途的脈沖電路,如多諧振蕩器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器以及施密特觸發(fā)器等。555定時電路有TTL集成定時電路和CMOS集成定時電路,它們的邏輯功能與外引線排列都完1腳：外接電源負端VSS或接地，一般情況下接地。 8腳：外接電源VCC，雙極型時基電路VCC的范圍是4.

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總結(jié)

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