圈式流水燈電路的設計
1. 技術要求
設計一種利用發光二極體作為流水燈指示,實現連線成圓圈式的發光二極體依次迴圈點亮形成移動的光點,要求可以實現流水燈的迴圈時間可以調節。
2. 設計方案及其比較
2.1 方案設計要求
（1）按照技術要求，提出自己的設計方案（多種）並進行比較；
（2）掌握計數、解碼、控制及顯示電路的工作原理及其電路結構，以ne555時基積體電路、74ls161和74ls138為主，設計一種圈式流水燈電路（實現方案）；
2.2 基本原理
2.2.1 原理概括
圈式流水燈電路主要包括兩部分電路，第一部分電路產生矩形脈衝波，該部分電路可由555定時器構成多諧振盪器產生。第二部分電路實現選通發光二級管的功能，通過計數器和解碼器實現圈式排列的燈迴圈閃亮，該部分電路的實現可採取多種方案。
由於555定時器產生矩形脈衝的週期取決於外接電阻和電容，所以流水燈發光時間的調節可以通過改變第一部分多諧振盪電路外接電阻阻值或電容大小實現，也可以通過改變第二部分電路的頻率即進製來實現。
2.2.2 主要元器件簡介
（1）ne555定時器
555定時器是多用途的數字—模擬混合積體電路，利用它能極方便的構成施密特觸發器，單穩態觸發器和多諧振盪器，使用靈活，方便。ne555定時器的電源電壓範圍寬，可在 4.5v—16v工作。
輸出驅動電流約為200ma。其管腳圖與波形圖如圖1所示：
圖1 ne555晶元管腳圖與波形圖
圖1中左邊為管腳圖，右邊為波形圖。管腳圖中1腳是接地端；2腳是低電平觸發端入端；3腳是輸出端；4腳是復位端；5腳是電壓控制端；6腳是高電平觸發端入端；7腳是放電端；8腳是電源端。
圖2為矩形脈衝產生電路原理圖，由ne555定時器構成多諧振盪電路。
圖2 ne555構成多諧振盪電路原理圖
ne555晶元1與8端接電源+vcc，+vcc經r1，r2給電容c1充電，給輸入端輸入直流訊號。在7端的反饋作用下，c1反覆充放電，實現了輸出矩形波的功能。
由式(1)、(2)、(3)、(4)可得：輸出脈衝訊號週期t=c1(r1+2r2)ln2，f=1/t。其中c1=10uf，r1=r2=30kω，所以t=0.
624s，f=1.603hz。
（2）74ls161計數器
整合74ls161是四位二進位制同步加法計數器，mr為非同步清零端，低電平有效；pe為同步預置數控制端，低電平有效；該計數器為上公升沿觸發有效，當mr=pe=1時在cp端輸入計數脈衝作用下，計數器進行二進位制加法器計數。圖3為74ls161計數器管腳圖。
圖3 74ls161計數器管腳圖
2腳為脈衝輸入端，3腳-6腳(p0-p3)為資料輸入端，1腳(mr)是清零端，7腳，10腳（cep、cet）為使能端，9腳 (pe)為置數端，11腳-14腳(q3-q0)為資料輸出端是，15腳(tc)為進製輸出端。
圖4為八進位制序列脈衝產生電路原理圖，產生000-111序列脈衝。
圖4 74ls161構成迴圈八進位制輸出電路原理圖
將enp，ent，load，mr端接電源+vcc（即高電平）。clk脈衝輸入端接上級ne555的3腳輸入端，在每個脈衝上公升沿觸發計數器加計數一次，計數器輸出端q3—q0迴圈輸出0000—1111。由於只把q2，q1，q0作為下級輸入，所以q2q1q0會迴圈輸出000—111八進位制序列脈衝訊號，八進位制序列脈衝作為下級的資料輸入訊號控制選通電路工作。
（3）74ls138解碼器
74ls138是整合3-8線解碼器，圖5為74ls138解碼器管腳圖。1，2， 3埠為三個輸入埠，e1、e2和e3這三個使能端，正常工作時e1接高電平，e2和e3接低電平。y0-y7為輸出埠，解碼器工作時每一次只有乙個埠輸出低電平，實現了資料的選擇性輸出，74ls138解碼器可以將訊號的位址碼轉換成二進位製碼，並從對應的輸出端輸出乙個低電平。
圖5 74ls138解碼器管腳圖
圖6為選通發光二極體及顯示電路，實現了流水燈圈式閃亮的要求。
圖6 74ls161、74ls138構成圈式順序迴圈發光二極體電路原理圖
74ls138解碼器的三個輸入端a、b、c分別接74ls161計數器的三個輸出端q0、q1、q2。使能端e1接高電平，e2、e3接低電平，解碼器可實現解碼功能。如此一來，138便可將cba端輸入的二進位制訊號（c為高位）解碼成十進位制並從相應埠輸出低電平。
也就是將輸入的八進位制迴圈脈衝000—111解碼輸出，000對應y0埠輸出低電平，其餘端輸出高電平；001對應y1埠輸出低電平，其餘端輸出高電平，以此類推。當電路工作時，y0—y7埠迴圈輸出低電平。實現了選通作用。
將八個led發光二極體以共陽極的方式分別連在y0—y7埠，排列成圈式。電路工作時，經解碼器選通後發光二極體d1—d8依次發光並且迴圈發光。r3為保護電阻，防止電流過大燒壞二極體。
2.3 方案一
2.3.1 方案原理
如下圖7為方案一的原理框圖。該方案電路由四部分組成：第一部分電路由ne555定時器組成，產生矩形脈衝；在矩形脈衝的作用下，第二部分由74ls161組成的八進位制加法計數電路開始計數；第二部分電路計數後輸出到第三部分電路，第三部分電路由74ls138組成具有解碼功能的電路，該電路將第二部分輸出的訊號解碼成二進位制數。
解碼後的二進位制數作用到圈式流水燈電路，實現圈式流水燈的迴圈流水式發光功能。
圖7 方案一原理框圖
圖8為方案一原理電路圖，第一部分多諧振盪電路輸出矩形脈衝訊號。其週期t由兩部組成：電容c1的充電時間t1和放電時間t2。
設滑動變阻器rv1分成的上下兩部分阻值分別為rx1(單位：kω)和rx2(單位：kω)，則有：
由式(5)、(6)、(7)、(8)得：t=c1×(r1+rv1+rx2)×ln2，f=1/[ c1×(r1+rv1+rx2)×ln2]
由c1=10uf，r1=30kω，rv1=60kω，所以t=7×(90+rx2)×10-3ω，f=1000/[7×(90+rx2)]ω。
當rx2=30時，t=0.84s，f=1.19hz。
圖8 方案一電路原理圖
其中電容c2的作用是抗干擾，電阻r3的作用是過流保護，防止電流過大導致二極體損壞。
2.3.2 軟體**
下圖為方案一的protues**圖。
圖9 方案一protues**圖
**時，圈式流水燈按順時針方向（d1—d8）依次迴圈發光，調節滑動變阻器的阻值，發光的週期發生變化。當增大rx2的值時，發光週期變大，各個發光二極體的發光交替速度變慢；當減小rx2的值時，發光週期變小，各個發光二極體的發光交替速度變快。
程彩燈課程設計報告
摘要2第一章系統概述4 1 設計思路及方案論證4 2 功能模組的劃分與系統原理框圖5 第二章單元電路的設計與分析6 1 脈衝發生電路6 2 計數器控制電路7 3 解碼驅動電路8 4 儲存單元模組9 5 圖案顯示模組10 第三章電路的安裝與除錯11 1 電路的安裝11 2 電路的除錯13 第四章結束語...
數位電路課程設計報告 彩燈
數字邏輯課程設計報告 多路彩燈控制器 多路彩燈控制器 一 實驗目的 1 進一步掌握數位電路課程所學的理論知識。2 熟悉幾種常用整合數字晶元，並掌握其工作原理，進一步學會使用其進行電路設計。3 了解數字系統設計的基本思想和方法，學會科學分析和解決問題。4 培養認真嚴謹的工作作風和實事求是的工作態度。5...
廣告彩燈控制電路設計課設
引言21設計意義及要求3 1.1設計意義3 1.2設計要求3 2方案設計4 2.1設計思路4 2.2方案設計4 2.2.1方案一及其電路圖4 2.2.2方案二及其電路圖5 2.3方案比較6 3部分電路的設計7 3.1脈衝源的設計電路7 3.2 4017控制電路9 3.3 同右同左控制電路11 3.4...