【正文】 分頻信號(hào)，實(shí)現(xiàn)花樣二；為“01” 時(shí)數(shù)據(jù)選擇器輸出 11110000 序列脈沖，為八分頻信號(hào)，實(shí)現(xiàn)花樣三；為“11” 時(shí)數(shù)據(jù)選擇器輸出 1111111100000000 序列脈沖，為十六分頻信號(hào)，實(shí)現(xiàn)花樣四。調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)電路的 CP 脈沖產(chǎn)生電路的電阻，可以改變開(kāi)關(guān)的切換時(shí)間用以選擇每種花樣出現(xiàn)時(shí)間的長(zhǎng)短。數(shù)據(jù)選擇器的輸出端接移位寄存器的輸入端，在時(shí)鐘脈沖的作用下，數(shù)據(jù)在移位寄存器的八位并行輸出端從 Q0 到 Q7 順序移動(dòng)。移動(dòng)的八位控制信號(hào)直接控制發(fā)光二極管的亮滅，就出現(xiàn)了八路四花樣自動(dòng)循環(huán)切換的流水彩燈四花樣彩燈設(shè)計(jì)可先對(duì)幾個(gè)獨(dú)立的功能模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)，每一個(gè)模塊完成特定的功能,再把它們有機(jī)的組織起來(lái)構(gòu)成一個(gè)系統(tǒng)完成彩燈控制器的設(shè)計(jì)。系統(tǒng)可由四個(gè)模塊組成，它們分別是：時(shí)鐘電路、四種碼產(chǎn)生電路、自動(dòng)轉(zhuǎn)換控制電路、數(shù)據(jù)輸出，設(shè)計(jì)框圖如圖 21 所示。圖 21 系統(tǒng)組成框圖各模塊的組成及功能分析：：由兩個(gè) 555 和電阻電容組成，構(gòu)成兩個(gè)多諧振蕩器，一個(gè)周期為0．721 秒，控制計(jì)數(shù)器和寄存器，另一個(gè)周期為 秒，控制雙 D 觸發(fā)器。:由模十六計(jì)數(shù)器 74LS16與門(mén) 74LS08 和非門(mén) 74LS04 組成，計(jì)數(shù)器的四個(gè)輸出端接組合邏輯門(mén)從而產(chǎn)生四種碼。：由雙 D 觸發(fā)器 74LS74 和四選一數(shù)據(jù)選擇器 74LS153 組成，雙 D 的兩輸出端接數(shù)據(jù)選擇器的地址輸入端，它能產(chǎn)生兩位循環(huán)二進(jìn)制碼，每改變一種狀態(tài)，數(shù)據(jù)選擇器選擇一種碼輸出，使彩燈花樣自動(dòng)循環(huán)。：由八位移位寄存器 74LS164 和八個(gè)彩燈組成，選擇輸出的每一種碼輸入到寄存器的數(shù)據(jù)輸入端，使碼在寄存器的八個(gè)輸出端自左向右移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)彩燈的花樣。時(shí)鐘電路輸出電路時(shí)鐘電路 控制電路四種碼產(chǎn)生電路第三章 電路方案選擇循環(huán)彩燈電路設(shè)計(jì)方案有多種，這里考慮了以下兩種方案：方案 1用多諧振蕩器的輸出端作為雙 D 觸發(fā)器的時(shí)鐘。計(jì)數(shù)器每計(jì)八個(gè)數(shù)，Q D由低電平變?yōu)楦唠娖剑p D 觸發(fā)器的狀態(tài)改變，四選一數(shù)據(jù)選擇器 74LS153 選擇下一種碼輸出，彩燈變?yōu)榱硪环N花樣，以后四種花樣循環(huán)改變。如圖 32 所示。圖 31 比較方案 1 電路圖優(yōu)點(diǎn):本電路圖設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、結(jié)構(gòu)清晰，可分為四種碼產(chǎn)生電路、開(kāi)關(guān)電路、輸出電路和時(shí)鐘電路這四個(gè)模塊。四種碼產(chǎn)生電路由模十六計(jì)數(shù)器和組合邏輯門(mén)構(gòu)成，開(kāi)關(guān)電路由雙 D 觸發(fā)器和數(shù)據(jù)選擇器構(gòu)成，輸出電路由移位寄存器和彩燈構(gòu)成，時(shí)鐘電路由兩個(gè) 555 構(gòu)成。通過(guò)改變多諧振蕩器的電阻可改變彩燈流動(dòng)的速度和各花樣持續(xù)的時(shí)間，實(shí)現(xiàn)了彩燈花樣的動(dòng)態(tài)變化，增強(qiáng)了控制器的靈活性。缺點(diǎn)：原因可能是數(shù)據(jù)選擇器輸出的兩種碼之間的間隔大于彩燈每一種狀態(tài)持續(xù)的時(shí)間，使彩燈的一種花樣完成后并沒(méi)有進(jìn)入另一種狀態(tài)，當(dāng)進(jìn)入另一種狀態(tài)時(shí)上一種狀態(tài)的多余碼進(jìn)入下一個(gè)狀態(tài)，故出現(xiàn)了混亂的狀態(tài)，可改變雙 D 觸發(fā)器的 CP 脈沖，即改變多諧振蕩器的電阻，使得一種花樣完成后，數(shù)據(jù)選擇器地址輸入端狀態(tài)改變，正好選擇另一組碼輸出，彩燈花樣改變。方案 2利用數(shù)字芯片實(shí)現(xiàn)。用模十六計(jì)數(shù)器 74LS161 的輸出端的最高位 QD作為雙 D 觸發(fā)器的時(shí)鐘，可以少用一個(gè) 555 定時(shí)器。計(jì)數(shù)器每計(jì)八個(gè)數(shù)，Q D由低電平變?yōu)楦唠娖?，雙 D 觸發(fā)器的狀態(tài)改變，四選一數(shù)據(jù)選擇器 74LS153 選擇下一種碼輸出，彩燈變?yōu)榱硪环N花樣，以后四種花樣循環(huán)改變。如圖 31 所示。圖U1A74LS04D21U1B74LS04D43U1C74LS04D65U1D74LS04D89U2B74LS08D45 6U2C74LS08D910 8U42Y 92C0102C1112C2122C313A14B2~1G11Y 71C061C151C241C33~2G15 74LS153DU6QA 3QB 4QC 5QD 6A1B2~CLR9CLK8 QE 10QF 11QG 12QH 1374LS164DQA 14QB 13QC 12QD 11RCO 15A3B4C5D6ENP7ENT10~LOAD9~CLR1CLK2U374LS161DU7A1D2 1Q 5~1Q 6~1CLR13~1PR474LS74DU7B2D12 2Q 9~2Q 8~2CLR1311~2PR1074LS74D32 比較方案 2 電路圖方案 2 的優(yōu)點(diǎn)是省了一個(gè) 555 脈沖產(chǎn)生電路，使電路更清晰，增強(qiáng)了電路的可靠性；缺點(diǎn)是如果按此方案連接電路，彩燈無(wú)法完成第四種花樣（依次點(diǎn)亮，依次熄滅） ，只能完成一半，依次點(diǎn)亮或依次熄滅，部分實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)要求，所以不采用。所以選擇第一種方案。第四章 單元電路設(shè)計(jì)與計(jì)算 時(shí)鐘脈沖產(chǎn)生電路時(shí)鐘脈沖產(chǎn)生電路由 NE555 定時(shí)器、兩個(gè)電阻和兩個(gè)電容構(gòu)成。555 定時(shí)器是一種多用途的數(shù)字模擬混合集成電路，利用它可以方便的構(gòu)成施密特觸發(fā)器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和多諧振蕩器，由于使用靈活、方便，所以 555 定時(shí)器再波形的產(chǎn)生與變換、測(cè)量與控制等多種領(lǐng)域都得到廣泛應(yīng)用。時(shí)鐘脈沖產(chǎn)生電路主要由 555 定時(shí)器芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)，555 芯片管腳圖如圖 41 所示。圖 41 NE555 定時(shí)器555 定時(shí)器內(nèi)部機(jī)構(gòu)如圖 所示，它主要有以下部分組成：(1)電阻分壓器。由 3 個(gè) 5 KΩ 的電阻組成。(2)電壓比較器。由 C1 和 C2 組成，當(dāng)控制輸入端懸空時(shí)，C1 和 C2 的基準(zhǔn)電壓分別是 2/3Vcc 和 1/3Vcc。(3)基本 RS 觸發(fā)器。由兩個(gè)與非門(mén) G1 和 G2 構(gòu)成，對(duì)兩個(gè)比較器輸出的電壓進(jìn)行控制。(4)放電三極管 VT。VT 是集成極開(kāi)路的三極管，VT 的集成極作為定時(shí)器的引出端D。(5)緩沖器。由 G3 和 G4 構(gòu)成，以提高電路的負(fù)載能力。引腳功能:1 腳位接地端；2 腳是低電平觸發(fā)端入端；3 腳是輸出端；4 腳是復(fù)位端；5 腳是電壓控制端；6 腳是高電平觸發(fā)端入端；7 腳是放電端；8 腳是電源端。時(shí)鐘電路圖如圖 42 所示。圖 42 時(shí)鐘電路用 555 定時(shí)器構(gòu)成多諧振蕩器,電路輸出便得到一個(gè)周期性的矩形脈沖,其周期為:T=(R1+2R2)C (41)要用兩個(gè) 555 產(chǎn)生兩個(gè)時(shí)鐘脈沖,兩個(gè)時(shí)鐘電路是相同的。一個(gè)控制 74LS161 模十六計(jì)數(shù)器和八位移位寄存器,要能看到彩燈的流動(dòng),其周期設(shè)為 1 秒左右, 電阻值和電容值可設(shè)為：R1=1KΩ R2=51KΩ C=由公式（41）計(jì)算得： T=時(shí)鐘電路的輸出一路作為計(jì)數(shù)脈沖送到模十六計(jì)數(shù)器 74LS161；另一路做為移位時(shí)鐘脈沖加到移位寄存器 74LS164。另一個(gè) 555 產(chǎn)生的矩形脈沖控制彩燈的自動(dòng)轉(zhuǎn)換,其周期設(shè)為模十六計(jì)數(shù)器的 20倍,改變 RR2 的阻值即可，可設(shè)為：R1=1KΩ R2=1MΩ C=由公式（41）計(jì)算得： T=U11DIS7 OUT 3RST48THR6CON5TRI2GNDVCC555_VIRTUALR11kohmR251kohmC110uF5VVCC工作原理:多諧振蕩器的輸出波形圖，如圖 43 所示。圖 43 多諧振蕩器的輸出波形接通電源后，VCC 經(jīng)