霓虹灯控制系统电路设计.doc

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1、目录引言21设计意义及要求31.1设计意义31.2设计要求32方案设计42.1设计思路42.2方案设计42.2.1仿真软件介绍42.2.2设计方案一电路图52.2.3设计方案二电路图62.3方案比较73部分电路设计83.1脉冲信号产生电路设计83.2红.绿灯控制电路设计93.3蓝灯控制电路设计113.4红绿蓝三色灯电路114调试与检测124.1调试中故障及解决方法124.2调试与运行结果125仿真操作步骤及使用说明13结束语14参考文献15附录电路图16本科生电工电子基础强化训练成绩评定表18引言自从发明灯泡以来，各种各样的灯被发明出来，各种各样的彩

2、灯也开始出现。直到1898年6月，霓虹灯被英国化学家拉姆赛发明了出来。现代都市的夜晚，随处可见五彩缤纷的霓虹灯。每当夜幕降临时，华灯初上，五颜六色的霓虹灯就把城市装扮得格外美丽。仔细观察，你会发现，这些霓虹灯都是按照一定的规律变化的。那么，怎样才能控制这些霓虹灯按照这些规律变化呢？这次，我们就设计了一个简单的霓虹灯控制电路，控制一串彩灯按照一定的规律闪烁。1设计意义及要求1.1设计意义作为电气专业的学生，我们对电工电子都应该有一定的了解。之前，已经学习过了电工电子实习的课程，对电工和电子的一些相关知识有了感性认识，加深了电类有关课程的理论知识，熟悉了

3、一些电工及电子常用元件及其基本性能；掌握了电子元件的焊接、电气元件的安装、连线等基本技能。但是，这只是一些基础，我们应该学会根据所学的知识自己设计出能够实现一些简单功能的电路。因此，我们要参加这次的电工电子基础强化训练。参加这次强化训练，不仅加强了我们对电工电子的认识和了解，而且，使我们对电路原理.数电.模电的知识有了更加直观的认识。在设计过程中，不仅培养了我们灵活运用所学知识的能力，还学到了很多书本上没有的知识。1.2设计要求1)现有9只彩灯，红－绿－蓝－红－绿－蓝－红－绿－蓝，排成一条直线，设计一控制电路，要求彩灯能实现如下追逐图案；2)红绿2种

4、灯从前往后驱动点亮闪烁，每0．6秒往前进一步；3)蓝灯从后往前驱动点亮闪烁，每0．6秒进一步；4)霓虹灯控制工作状态按照上述2至3步自动重复循环，另外，还可以自行编制各种彩灯追逐图案。2方案设计2.1设计思路根据设计要求，红绿两种一共六个灯从前往后点亮闪烁，蓝灯三个从后往前点亮闪烁。因此，电路可以分为脉冲信号发生电路和控制电路；控制电路又可以分为两部分，一部分控制红绿六个灯，一部分控制三个蓝灯。电路系统框图如图2.1所示。脉冲信号为周期0.6秒的方波，可以用555芯片为基础设计出来。灯要依次点亮闪烁，因此控制电路采用4位双向移位寄存器74LS194来

5、进行设计。红.绿灯一共六个，其控制电路采用两个74LS194芯片串联而成8位移位寄存器实现。蓝灯三个，其控制电路用一块74LS194芯片即可实现。图2.1系统框图2.2方案设计2.2.1仿真软件介绍Multisim是美国国家仪器（NI）推出的以Windows为基础的仿真工具，适用于板级的模拟/数字电路板的设计工作。它包含了电路原理图的图形输入、电路硬件描述语言输入方式，具有丰富的仿真分析能力。工作页面如下图所示2.2.2设计方案一电路图设计方案一是个人方案。脉冲信号由NE555芯片构成的多谐振荡电路产生，脉冲信号周期0.6秒。74LS194工作在右移

6、工作状态。红.绿灯控制电路部分，两芯片9管脚均接“1”，使芯片工作在右移状态；芯片1的SR端接“1”，芯片1的Q3输出端接到芯片2的SR端，芯片1.2的ABCD输入端分别接“01111111”，构成8位移位寄存器；寄存器在上升沿触发后输出状态为“01111111”，在连续脉冲信号上升沿的触发下，由于芯片1的SR端接“1”，寄存器输出依次变为“10111111”“11011111”“11101111”“11110111”“11111011”；当输出为“11111011”时，两芯片S0.S1端输入同时变为“1”，寄存器切换到置数的工作状态，由于输入为“0

7、1111111”，脉冲信号上升沿触发后，寄存器输出变为“01111111”，之后不断循环变化。寄存器输出通过非门依次连接到红.绿灯，红.绿灯便从左到右依次闪烁。蓝灯控制电路部分，由于蓝灯只有三个，一块74LS194芯片即可，原理同红.绿灯控制电路类似，只是QA.QB.QC依次从右往左接三个蓝灯，即可实现蓝灯从右到左依次闪烁。2.2.3设计方案二电路图设计方案二是小组方案。此方案设计增加了一红一绿一蓝三个灯，十二个灯同样按照红绿蓝的顺序排列，变化规律不变。方案二脉冲信号发生电路依旧采用NE555芯片构成的多谐振荡电路。方案二控制电路使用74LS160计

8、数芯片和3-8线译码器74LS138构成；74LS160实现从0到7的计数功能，输出二进制信号给3-8线译码