彩灯循环控制电路设计方案比较研究

刘奇燕 韩依婷 刘佳 王新睿

摘  要：本次电路设计利用555定时器、计数器等设计LED彩灯控制电路。通过按键实现如下循环特性：当按键没有按下时8个彩灯交叉循环点亮：即在前四秒内第1、3、5、7盏灯依次点亮、后四秒内8、6、4、2盏灯依次点亮，而当按键按下一次后（按下两次等效于没有按下），實现8盏灯依次循环点亮（产生灯光追逐音乐、活跃气氛的效果），并设计成同步电路模式。用555定时器设计的多谐振荡器来提供时序脉冲，在接通电源之后就可以产生一定频率和一定幅值矩形波的自激振荡器，而不需要再外加输入信号。整体电路采用同步电路模式，采用TTL集成电路，电压均为5V。

关键字：55定时器;计数器;TTL集成电路

一、前言

数字电子技术实验是一门重要的实践性技术基础课程，开设本课程的目的们分析问题或解决问题的能力，培养严谨的工作作风，实事求是的科学态度，刻苦钻研、勇于探索和创新的开拓精神以及遵守纪律、团结协作和爱护公物的优良品质。

近年来，由于集成电路的迅速发展，使得数字逻辑电路的设计发生了根本性的变化。在设计中更多的使用中规模集成电路，不仅可以减少电路组件的数目。使电路简捷。而且能提高电路的可靠性，降低成本。因此用集成电路来实现更多更复杂的器件躬耕则成为必然。

现代生活中，彩灯越来越成为人们的装饰品，它不仅能美化环境，渲染气氛，还可用于娱乐场所和电子玩具中。绝大多数的彩灯控制电路都是用数字电路来实现的，例如，用中规模集成电路实现彩灯控制器主要用计数器，译码器，分配器和移位寄存器等集成。

流水灯是一串按一定的规律像流水一样连续闪亮的灯的组合，流水灯控制是可编程控制器的一个应用，其控制思想在工业控制技术领域也同样适用。流水灯控制可用多种方法实现，如单片机I/0口控制，双向位移寄存器控制，计数器循环控制等，本次选用计数器和译码器做控制电路，其脉冲产生由555定数器循环控制等，本次选用计数器和译码器做控制电路，其脉冲产生由555定了所需要的功能。

2、总体方案设计

2.1方案比较

方案一：

本次电路设计利用555定时器、计数器等设计LED彩灯控制电路。通过按键实现如下循环特性：当按键没有按下时8个彩灯交叉循环点亮：即在前四秒内第1、3、5、7盏灯依次点亮、后四秒内8、6、4、2盏灯依次点亮，而当按键按下一次后（按下两次等效于没有按下），实现8盏灯依次循环点亮（产生灯光追逐音乐、活跃气氛的效果），并设计成同步电路模式。

用555定时器设计的多谐振荡器来提供时序脉冲，其优点是在接通电源之后就可以产生一定频率和一定幅值矩形波的自激振荡器，而不需要再外加输入信号。由于555定时器内部的比较器灵敏度较高，而且采用差分电路形式，这样就使多谐振荡器产生的振荡频率受电源电压和环境温度变化的影响很小。之后脉冲信号输入到计数器，同时将计数器输出端QC、QB、QA接到译码器的输入端，当译码器输出电平为低电平时，与其相连接的LED会变亮。LED采用共阳极连接，并串上500的电阻。电路由按键控制，使彩灯进入到不同的循环模式。

方案二：

本方案是由555组成的多谐振荡器作为信号的脉冲发生器，74161计数器和74153双向数据选择器组成的序列信号发生器以及移位输出显示电路所共同组成。555多谐振荡器组成的信号脉冲源作为74161计数器、74194移位寄存器的clk连续脉冲信号。通过改变电阻、电容的大小，可以改变74161计数器的计数快慢程度，74161的输出端：Q0，Q1。

作为74153的SO，S1，Q2控制74153的两个使能端。双向数据选择输入端接SWDIP-8双端的开关控制它的输入。74153的两个输出端连接一个二输入的与非门，它的输出通过连接两个SWDIP-4接入74194的数据输入端，74194的两个芯片的S1SO通过SWDIP-2开关接电源以及电阻到地。改变SWDIP-2的通断状态，可以实现预置数，右移、左移的功能。

2.2方案选择

上述两个方案最大区别就是，方案一采用的是译码器输出控制寄存器来实现功能。方案二采用的是74153双向数据选择器输出端控制移位寄存器的输入端，中间是开关连接的。但是方案一的最终效果更具有观赏性，通过上述方案的比较，最后我选择了方案一。

参考文献：

[1] 康光华.电子技术基础（第五版）北京：高等教育出版社 2006

[2] 华成英、童诗白 模拟电子学基础（第四版）北京：高等教育出版社 2006

[3]谭博学、苗汇静 集成电路原理及应用（第二版） 北京：电子工业出版社 2008

[4] 黄智伟 印制电路板设计技术与实践  北京：电子工艺出版社

[5]陈永强、魏金城、吴昌东 模拟电子技术 北京：人民邮电出版社，2013.1