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1、目目 录录 1 设计任务与要求设计任务与要求2 1.1 提出问题 2 1.1.1 分析问题 2 1.2.2解决问题 2 1.2 需求分析 2 2、方案设计3 2.1 设计思路3 2.2 设计电路图.4 3、单元电路设计3 3.1 多谐振荡器.3 3.2 JK 触发器.5 3.374LS138 译码器.6 3.474LS161 计数器.7 3.574LS194 移位寄存器7 总结和体会9 参考文献参考文献10 1.11.1 提出问题提出问题 随着社会的发展和人们生活环境的不断改善和美化，在许多场合可以看到 彩色霓虹灯。LED 彩灯由于其丰 富的灯光色彩，低廉的造价以及控制简单等特 点而得到了广泛
2、的应用，用 彩灯来装饰街道和城市建筑物已经成为一种时尚。 但目前市场上各式样的 LED 彩灯控制器大多数用全硬件电路实现，电路结构复 杂、功能单一，这样一旦制作成品只能按照固定的模式闪亮，不能根据不同场 合、不同时间段的需要来调节亮灯时间、模式、闪烁频率等动态参数。这种彩 灯控制器结构往往有芯片过多、电路复杂、功率损耗大等缺点。此外从功能效 果上看，亮灯模式少而且样式单调，缺乏用户可操作性，影响亮灯效果。因此 有必要对现有的彩灯控制器进行改进。 1.1.11.1.1 分析问题分析问题 要想完成彩灯控制系统，模拟彩灯控制系统的情况，需要通过汇编语言来 实现彩灯的多种变换，这就要能熟练地使用汇编语
3、言并且要 8279、8086、74LS138 芯片的各个引脚的功能熟练掌握。同时也要有很强的动 手能力以及自主学习的能力 1.1.21.1.2 解决问题解决问题 要完成彩灯控制系统，模拟彩灯控制系统的情况，可以用七段 LED 显示管 模拟彩灯，然后用 8279 完成显示功能实现多种变换的花样 1 12 2 需求分析需求分析 在此次实验中我们通过可编成程序利用 LED 显示管来实现多种花样变换。 1. 使六个显示管上下闪； 2. 使六个显示管全闪； 3. 使六个显示管间隔闪； 4. 使六个显示管反向间隔闪； 5. 使六个显示管的点依次闪； 6. 使六个显示管和点依次闪。 （内容小四号宋体） 2.
4、12.1 设计思路设计思路 利用 555 定时器组成产生脉冲信号，通过一些门电路将信号分离，用移位 寄存器 74LS194 分别控制三种灯的点亮和熄灭，用一片 74LS161 和一片数据选 择器 74LS153 组成数据产生器，产生的信号作为移位寄存器的右移输入信号， 用一片 74LS161 和一片 74LS138 作为数据发生器，产生的数据作为移位寄存器 的 S0 和 s1 的控制信号，控制数据左移，右移和保持的功能。 2.22.2 设计电路图设计电路图 图 1 总体方框图 图 2 原理图 本电路主要有四部分组成，分别是由 555 定时器组成的脉冲输出电路，由 脉冲输出电路作为移位寄存器的输
5、入数据，由灯信号控制信号控制器，用来控 制移位寄存器的左移和右移；由移位寄存器部分实现灯的左移和右移。 由 555 定时器所产生的脉冲信号，被用作移位寄存器和计数器 74LS151 的 触发信号，计数器 74LS161 的输出端 Q0 和 Q1 作为数据选择器的选择信号，因 此有在数据选择器的数据输入端接入的信号就被送到移位寄存器中，作为移位 寄存器的输入信号，移位寄存 74LS194 在脉冲信号的作用下将信号吸收进来， 实现数据的传递，即可实现灯的追逐现象。 三个移位寄存器的状态是由计数器 74LS161 和一个 74LS138 译码器控制， 而三排灯的状态又决定了计数器的触发，74LS16
6、1 被设计为一个五位计数器， 这是因为三个移位寄存器的状态有五个，74LS161 的输出控制 74LS138 译码器， 即可产生八个信号，再由真值表，可得出移位寄存器工作状态的控制信号的最 简逻辑函数表达式，将译码器的响应信号取出，经门电路即可成为移位寄存器 的控制信号，控制器处于置数，左移或右移的状态。 移位寄存器的输出连接发光二极管，即可将输入的信号表示出来，视觉上 形成追逐图案。 3 3、单元电路设计、单元电路设计 3.13.1 多谐振荡器多谐振荡器 应用由 555 定时器的多谐振荡器设计时通过调节 R1，R2 和 C1 的大小调节 振荡频率以达到 1HZ 的秒钟连续脉冲由 555 构成
7、的多谐振荡器电路如图 3 所示： 图 3 由 555 定时器构成的多谐振荡器 根据 555 定时器的功能表可知到由 555 定时器构成的多谐振荡器，接通电 源后，电容 C 被充电，当 Vc 上升到 2/3Vcc 时，触发器被复位，同时发电 BJTT 导通，此时 V0 为低电压，电容 C 通过 R2 和 T 放电，使 Vc 下降。当 Vc 下降到 1/3Vcc 时，触发器又被置位，V0 翻转为高电平。 当 C 放电结束时，T 截止，Vcc 将通过 R1、R2 向电容 C 充电。 而当 Vc 上升到 2/3Vcc 时，触发器又周而复始，在输出端就得到一个周期性的 方波。 图 4 和表 1 分别为
8、555 定时器引脚图和功能表： 图 4 555 定时器引脚图 表 1 555 定时器的功能表 输入输出 阀值输入触发值复位输出放电管 T 00 导通 (2/3)Vcc(1/3)Vcc10 导通 (1/3)Vcc1 不变不变 3.23.2 JKJK 触发器触发器 JK 触发器为下降沿敏感的触发器，J=K=1 时，JK 触发器每输入一个脉冲状 态改变一次，因此 Q 的输出是周期性的时钟脉冲。而当 Y3 和 Y4 有一个有效时， 此时为全部左移或右移状态，将脉冲信号选入电路中，由此实现时钟脉冲的分 频和选择。 图 5 和表 2 分别为 JK 触发器的引脚图和真值表： 表 2 JK 触发器的真值表 J
9、K n Q 1n Q 功能 0000保 持 图 5 JK 触发器的引脚图 3.33.374LS138 译码器译码器 图 6 和表 3 分别为 74LS138 的引脚图和真值表： 图 6 74LS138 的引脚图 表 3 74LS138 的真值表 输入 控制码数码 输出 1 S 23 SS 2 A 1 A 0 A 0 Y 1 Y 2 Y 3 Y 4 Y 5 Y 6 Y 7 Y 0011 0100 0110 置 0 1001 1011 置 1 1101 1110 翻 转 11111111 0011111111 1000001111111 1000110111111 1001011011111 10
10、01111101111 1010011110111 1010111111011 1011011111101 1011111111110 3.43.474LS16174LS161 计数器计数器 图 7 和表 4 分别为 74LS161 的引脚图和真值表： 图 7 74LS161 的引脚图 表 4 161 计数器的真值表 输入输出 CP CRLD PT 3 D 2 D 1 D 0 D 3 Q 2 Q 1 Q 0 Q 0 0000 10 dcbadcba 110 保持 11 0 保持（C=0） 1111 计数 3.53.574LS19474LS194 移位寄存器移位寄存器 图 8 和表 5 分别为
11、74LS194 的引脚图和真值表： 图 8 74LS194 的引脚图 表 5 194 移位寄存器真值表 输入 输出 功 能 D R 1 S 0 S C P 1R D 1L D 0 D 1 D 2 D 3 D 1 0 n Q 1 1 n Q 1 2 n Q 1 3 n Q 清 零 0 0000 保 持 1 0 0 n Q 1 n Q 2 n Q 3 n Q 并 入 11 1 0 d 1 d 2 d 3 d 0 d 1 d 2 d 3 d 10 11 10 n Q 1 n Q 2 n Q右 移 10 10 00 n Q 1 n Q 2 n Q 11 0 1 1 n Q 2 n Q 3 n Q 1
12、左 移 11 0 0 1 n Q 2 n Q 3 n Q 0 保 持 10 0 0 n Q 1 n Q 2 n Q 3 n Q 总结和体会总结和体会 本设计系统与市面上大多数的 LED 彩灯相比，该种彩灯具有更好的灯光装 饰效果，性价比更高，与普通的全硬件 LED 彩灯相比具有更好的经济效益。应 用主控模块输出的控制信 号去控制灯管内的 LED 板模块工作 ,使得产品性能稳定 ,便于安装容易操作。 是一种很有发展前途的彩灯控制器。 首先，通过本次设计，我学会了综合运用各种知识，使得我理论学习得到 应用，对我深刻掌握理论知识是很有帮助的，同时也帮助我提高独立分析问题 和解决问题的能力，这对以后的
13、工作是很有帮助的。 通过本次设计，让我很好的锻炼了理论联系实际，与具体项目、课题相结合 开发、设计产品的能力。既让我们懂得了怎样把理论应用于实际，又让我们懂 得了在实践中遇到的问题怎样用理论去解决。 在设计过程中，总是遇到这样或那样的问题。有时发现一个问题的时候， 需要做大量的工作，花大量的时间才能解决。自然而然，我的耐心便在其中建 立起来了。为以后的工作积累了经验，增强了信心。 参考文献参考文献 1 贾秀美.数字电路实践技术（第一版）M.中国科学技术出版社，2000. 2 王毓银.脉冲与数字电路（第三版）M.高等教育出版社，1999. 3 路勇.电子电路实践及仿真（第一版）M.清华大学出版社，2004. 4 岳怡.数字电路与数字电子技术（第一版）M.西北工业大学出版社， 2001. 5 刘常澍.数字逻辑电路（第一版）M.国防工业出版社，2002. 6 萧宝瑾.propel 99 SE 操作指导与电路设计实例（第一版）M.太原理 工大学，2004. 7 赵学良.张国华.电源电路M.北京:电子工业出版社,1995.