三十二路彩灯设计

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1、目录1.选题背景32.设计方案32.132彩灯的设计原理图如下：32.2设计原理概述：33.过程论述43.1多谢振荡器43.2序列信号发生器53.3下面是数据选择器的电路状态转换表53.4双向移位寄存器63.5驱动电路63.6彩灯电路74.结果分析85.结论与总结86.设计体会及今后的改进意见87.操作说明9参考文献1091.选题背景彩灯设计源于一种社会文化，通过不同的设计思路设计出各种图形，已达到观赏或应用目的。简单的彩灯可应用到节日气氛的点缀，也可应用到广告移动图标等商业上。本设计以设计一个控制32路彩灯的控制逻辑电路，用“0”代表彩灯不亮，“1”代表

2、彩灯亮，32路彩灯分成四个区段，亮的顺序设定为从右到左。本设计首先通过555产生占空比为一的脉冲，再通过序列信号发生器产生一个序列号为11110000的脉冲序列，通过移位寄存器对各状态进行移位保存达到要显示的状态。本设计所设计的图形是“双十字交叉动态图形”。2.设计方案2.132彩灯的设计原理图如下：图2-132路彩灯原理图2.2设计原理概述：用555产生脉冲，用计数器和数据选择器构成序列信号发生器，通过双向移位寄存器对信号进行移位保存，使状态稳定，通过高电压高电流对信号进行放大处理，然后接“双十字交叉电路”。3.过程论述3.1多谢振荡器由555定时器和外

3、接元件R1﹑R2﹑C构成多谢振荡器，脚2与脚6直接相连。电路没有稳定，仅存在两个暂稳态，电路亦不需要外加触发信号，利用电源通过R1﹑R2向C充电，以及C通过R2及放电开关管TD向放电端Ct放电，是电路产生振荡。电容C在1/3Vcc和2/3Vcc之间充电和放电，其波形如图3.1所示。输出信号的时间参数是T=Tw1+Tw2(3-1)9Tw1=0.7(R1+R2)C(3-2)Tw2=0.7R2C(3-3)q=Tw1/(Tw1+Tw2)(3-4)555电路要求R1与R2均大于1KΩ,或等于R1﹑R2，但R1加R2应小于或等于3.3MΩ。外部元件的稳定性决定了多谐振

4、荡器的稳定性，555定时器配以少量的元件即可获得较高精度的震荡频率和具有较强功率的输出能力。本设计采用R1=1KΩR2=100KΩ,电容C为7μF。Tw1=Tw2=0.49S图3.1多谢震荡电路图图3.2多谢振荡电路波形3.2序列信号发生器序列信号发生器的构成有多种，一种是比较简单直观的地方是用计数器和数据选择器组成，也可用带反馈逻辑电路的移位寄存器构成，本实验采用前者。产生序列信号为11110000。产生序列信号电路原理图如下图，当CLK信号连续不断的加到计数器时，Q0Q1Q2的状态，在整个计数过程中，Q0Q1Q2的状态始终是以000到111变换。也就是

5、数据选择器A0A1A2的状态，9D0D1D2D3接高电平，D4D5D6D7接低电平，通过计数器改变A0A1A2状态实现对D0D1D2D3D4D5D6D7选择，使信号输出端为11110000.然后通过移位器对这8个状态进行移位保存。（本设计所用计数器为74HC161，数据选择器为74HC151）图3-3序列信号发生器3.3下面是数据选择器的电路状态转换表Y=Q2`Q1`Q0`D0+Q2`Q1`Q0D1+Q2`Q1Q0`D2+Q2`Q1Q0D3+Q2Q1`Q0`D4+Q2Q1`Q0D5+Q2Q1Q0`D6+Q2Q1Q0D7表3-1数据选择器的状态转换表CLK顺

6、序Q2Q1Q0Y0000D(0)1001D(1)2010D(2)3011D(3)4100D(4)5101D(5)6110D(6)7111D(7)3.4双向移位寄存器用两片74LS194可构成的8为双向移位寄存器，本实验只需构成8为左移位寄存器，只需将其中的一片Q3与另一片的Q0相连，DIL也与另一片的Q0相连。将序列信号输入到另一片的DIL，便可以对序列信号进行移位保存。构成的8位左移位寄存器如下图所示：9图3-38位左移位寄存器、3.5驱动电路由uln2803的输入端口与8位移位寄存器的输出端口相连，采用反向驱动，每个输出端口接四个发光二极管,在串联一个

7、电阻。由uln2803的单元图可知通过反向驱动一个端口可驱动四个发光二极管。下表为uln2803的特性参数表：表3-2uln2803特性参数额定值符号值单位输出电压V050V输入电压VI30V集电极电流连续IC500mA基极电流连续IB25mA工作环境温度范围TA0至+7℃保存温度范围Tstg-55至+155℃结温Tg125℃下图为uln2803的引脚图,含有8个输入端口，8个输出端口，一个接地口，一个无用端口，如下图所示：9图3.5Uln2803的引脚图每个输出端口接四个发光二极管与一个电阻串联，再接5v电压。由流过的的每个二极管的电流为10mA，可得总

8、电流为40mA，所以电阻R=5/0.04Ω=85Ω为了方便起见实际