实训三 彩灯循环控制器地设计与制作一、设计任务书1、 题目彩灯循环控制器地设计与制作2、 设计任务1） 彩灯能够自动循环点亮2） 彩灯循环显示且频率快慢可调.3） 该控制电路具有8路以上地输出.3、 设计目地通过本设计熟悉中规模集成电路进行时序电路和组合电路设计地方法 ，掌握彩灯循环控制器地设计方法•4、参考设计方案1）课题地分析此电路主要由三部分组成，其整体框图如图（一）所示•振荡电路 ►计数译码驱动电路 显示电路2）方案论证与实现（1）振荡电路主要用来产生时间基准信号（脉冲信号）.因为循环彩灯对频率地要求不高, 只要能产生高低电平就可以了 ，且脉冲信号地频率可调，所以采用555定时器组成地振荡器，其输出地脉冲作为下一级地时钟信号，电路如图（二）所示IRT UAL555定时器组成的振荡电路图（二）（2）计数器/译码分配器.在此电路中采用十计数器是用来累计和寄存输入脉冲个数地时序逻辑部件进制计数/分频器4017,它是一种用途非常广泛地电路.其内部由计数器及译码 器两部分组成，由译码输出实现对脉冲信号地分配，整个输出时序就是 00 01、 02….09依次出现与时钟同步地高电平,宽度等于时钟周期•4017有3个输入端（MR CP0和~CP1 ,MR为清零端,当在MR端上加高电平 或正脉冲时，其输出00为高电平，其余输出端（01------09 ）均为低电平.CP0和 ~CP1是 2个时钟输入端，若要用上升沿来计数，则信号由CP0端输入；若要用下 降沿来计数，则信号由~CP1端输入.设置2个时钟输入端，级联时比较方便，可驱 动更多二极管发光•4017有10个输出端（00-09）和1个进位输出端~05-9.每输入10个计数 脉冲,~05-9就可得到1个进位正脉冲，该进位输出信号可作为下一级地时钟信 号.由此可见，当4017有连续脉冲输入时，其对应地输出端依次变为高电平状态 故可直接用作顺序脉冲发生器.4017地管脚仿真图如图（三）所示.其测试电路及波形如图（四）图（五） 所示.注意在用multisim 仿真软件时，含有CM0时,电源作VDD.0014CP0010213-0~ CP1030405060715M R08090 5-9U14017BD32471015691112图（三）4017的管脚仿真图1413CP0~CP1V11000Hz 5V15O 1O 2O 3O 4O 5~O 5-9-6-915O 7O 84017BD图（四）4017的功能测试电路图图（五）（3）显示电路主要由发光二极管组成，当4017地输出依次输出高电平时，驱动发光二极管 也依次点亮，产生一种流动变化地效果.发光二极管要求驱动电压小一点，一般在 1.66V左右,电流在5mA左右.彩灯地循环速度由脉冲源频率决定.R、C构成微分 电路,用于上电复位.如有兴趣也可以把发光二极管换成颜色地彩灯，这样循环直 民来就更好看了 •整机电路如图（六）所示•R1Ikohmvcc厂5、~Tj5V= Cu78 U1flR3kohm21kOhmKey = a5C1C350%VCCOUTTHRTRICO NGND43761~CP1 CP0U2R44017BD0.1uF0.01uF~O5-9O OOOOOOOOop| 300ohm121110LED1LED3LED2555 V IRTUALED5LED9LED7LED6彩灯循环控制器图（六）C31uF彩灯循环控制器（彩灯显示）1、 电路组成该循环控制电路由555定时器、同步4位二制计数器74163和4线一16线 译码器/分配器74154组成.2、 电路原理与实现电路中555定时器组成多谐振荡器,输出一定频率地矩形脉冲.74163是同步4位二进制计数器，当输入周期性脉冲信号时，其输出为二进制数形式，并且随着 脉冲信号地输入，其输出在0000—1111之间循环变化•通过4线一16线译码器 74154,其16条输出线按照74163所加地二进制数依次变成低电平,哪条输出线为 低电平，与它相连地发光二极管就亮•因任一时刻，只有1个发光二极管亮，故所 有16个发光二极管只接1个限流电阻•该电路地16个发光二极管若组成一个环 状，则发光二极管依次点亮时，就像一个光环在滚动一样，可用在灯光布置或装饰 上.其整体电路设计与仿真如图（八）所示R4VCC300ohmU2R11kohm18 U1~ CL r~ LO ADVCCT1015R3IkohmRSTR2kOhm550%Key = aC10.1uFDIST HRT RIO UTCO NG ND1 555_VIRTUALC30.01uFENTENPCL KRCO14c QCD QD74163N774154N12345A6B7C8D910111213&〜G 114〜G；152322212018由555定时器、74163同步二进制计数器、74154（4线--16线）译码器组成的循彩灯整体电路说明：电路中555定时器组成多谐振荡器，输出一定频率的矩形脉冲。
74163是同步4位二进制计数器, 当输入周期性脉冲信号时，其输出为二进制数形式，并且随着脉冲信号的输入，其输出在）000 -1111之间循环变化通过4线-16线译码器74154，其16条输出线按照74163所加的二进制数依 次变成低电平，哪条输出线为低电平，与它相连的发光二极管就亮因任一时刻，只有1个发 光二极管亮，故所有16个发光二极管只接1个限流电阻图（八）1、 电路组成：该电路是由555定时器、12位二进制计数器 4040和3位二进制译码器 74LS138组成.2、 电路原理与实现4040是12位异步二进制计数器，它仅有2个输入端，即时钟输入端cp和清 零端CR输出端为Q0---Q11.当清零端MF为高电平时,计数器输出全被清零；当 清零端MF为低电平时，在CP脉冲地下降沿完成主数.74LS138是3线-8线译码器，具有3个地址输入端A、B、C和3个选通端G1、 ~G2B G2A以及8个译码器输出端Y0---Y7.用555定时器组成多谐振荡器，输出频率为f=101HZ.由4040分频后，低3位Q2、Q1、Q0地输出分别接在74LS138译码器地CBA3端.从而使其输出端Y0---Y7 驱动地发光二极管顺序循环亮与灭•R2VCC 说明：4040是 12位异步二进制计数器，它仅有2个输入端，即时钟输入端cp和清零端CR。
输出端为Q0-- -Q11当清零端MR为高电平时，计数器输出全被清零；当清零端MR为低电平时，在CP脉冲的下降沿完成主数555定时器中，输出频率=1.43/（R1+2R3）C从而可调节输出频率的大小可控制彩灯闪的快慢程度还可以从ABC的连接来控制，连最低端闪的快，连最高端 闪的慢二、设计课题1、 题目彩灯循环控制器地设计与制作2、 设计任务1） 彩灯能够自动循环点亮2） 彩灯循环显示且频率快慢可调.3） 该控制电路具有8路以上地输出.3、 设计要求1） 元器件及参数选择.2） 电路仿真与调试4、 编写设计全过程，附上有关资料和图纸及心得体会.5、 答辩在规定地时间内，完成叙述并回答提冋.。