【正文】 據(jù)通道選擇信號，對應(yīng)從模十六計數(shù)器輸送到數(shù)據(jù)選擇器的 QA， QB， QC， QD 四個分頻信號。其作用相當(dāng)于一個受控的一刀四位的機械轉(zhuǎn)換 開關(guān)。當(dāng)雙 D 觸發(fā)器輸出為“ 00”時，數(shù)據(jù)選擇器輸出10000000 序列脈沖，為八分頻信號，實現(xiàn)花樣一；為“ 10” 時，數(shù)據(jù)選擇器輸出11000000 序列脈沖，為八分頻信號，實現(xiàn)花樣二；為“ 01” 時數(shù)據(jù)選擇器輸出 11110000序列脈沖，為八分頻信號，實現(xiàn)花樣三；為“ 11” 時數(shù)據(jù)選擇器輸出 1111111100000000序列脈沖，為十六分頻信號，實現(xiàn)花樣四。調(diào)節(jié)開關(guān)電路的 CP脈沖產(chǎn)生電路的電阻，可以改變開關(guān)的切換時間用以選擇每種花樣出現(xiàn)時間的長短。 數(shù)據(jù)選擇器的輸出端接移位寄存器的輸入端，在時鐘脈沖的作用 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。移動的八位控制信號直接控制發(fā)光二極管的亮滅，就出現(xiàn)了八路四花樣自動循環(huán)切換的流水彩燈。 四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 (論文 ) 第 5 頁 第 3 章 電路方案選擇 循環(huán)彩燈電路設(shè)計方案有多種，這里考慮了以下兩種方案： 方案 1 利用數(shù)字芯片實現(xiàn)。用模十六計數(shù)器 74LS161 的輸出端的最高位 QD作為雙 D 觸發(fā)器的時鐘，可以少用一個 555 定時器。計數(shù)器每計八個數(shù)， QD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 31 所 示 。 圖 31 比較 方案 1 電路圖 方案 1的優(yōu)點是省了一個 555 脈沖產(chǎn)生電路，使電路更清晰，增強了電路的可靠性；缺點是如果按此方案連接電路，彩燈無法完成第四種花樣（依次點亮，依次熄滅），只能完成一半，依次點亮或依次熄滅，部分實現(xiàn)了設(shè)計要求，所以不采用。 方案 2 用多諧振蕩器的輸出端作為雙 D 觸發(fā)器的時鐘。計數(shù)器每計八個數(shù)， QD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 32所示。 U 1 A 7 4 L S 0 4 D21U 1 B7 4 L S 0 4 D43U 1 C7 4 L S 0 4 D65U 1 D 7 4 L S 0 4 D89U 2 B7 4 L S 0 8 D456U 2 C7 4 L S 0 8 D9108U42Y92 C 0102 C 1112 C 2122 C 313A14B2~ 1 G11Y71 C 061 C 151 C 241 C 33~ 2 G157 4 L S 1 5 3 DU6QA3QB4QC5QD6A1B2~ C L R9C L K8QE10QF11QG12QH137 4 L S 1 6 4 DQA14QB13QC12QD11RCO15A3B4C5D6E N P7E N T10~ L O A D9~ C L R1C L K2U37 4 L S 1 6 1 DU 7 A1D21Q5~ 1 Q6~ 1 C L R13~ 1 P R47 4 L S 7 4 DU 7 B2D122Q9~ 2 Q8~ 2 C L R1311~ 2 P R107 4 L S 7 4 D 四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 (論文 ) 第 6 頁 圖 32 比較方案 2 電路圖 優(yōu)點 :本電路圖設(shè)計簡單、結(jié)構(gòu)清晰，可分為四種碼產(chǎn)生電路、開關(guān)電路、輸出電路和時鐘電路這四個模塊。四種碼產(chǎn)生電路由模十六計數(shù)器和組合邏輯門構(gòu)成，開關(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，時鐘電路由兩個 555 構(gòu)成。通過改變多諧振蕩器的電阻可改變彩燈流動的速度和各花樣持續(xù)的時間，實現(xiàn)了彩燈花樣的動態(tài)變化，增強了控制器的靈活性。 缺點：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)的時間，使彩燈的一種花樣完成后并沒有進入另一種狀態(tài)，當(dāng)進入另一種狀態(tài)時 上一種狀態(tài)的多余碼進入下一個狀態(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。所以選擇第二 種方案。 四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 (論文 ) 第 7 頁 第 4 章 單元電路設(shè)計與計算 時鐘脈沖產(chǎn)生電路 時鐘脈沖產(chǎn)生電路由 NE555 定時器 、兩個電阻和兩個電容構(gòu)成。 555 定時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 定時器再波形的產(chǎn)生與變換、測量與控制等多種 領(lǐng)域都得到廣泛應(yīng)用。時鐘脈沖產(chǎn)生電路 主要由 555定時器 芯片 來實現(xiàn)， 555 芯片管腳圖如圖 41所示。 圖 41 NE555定時器 555 定時器內(nèi)部機構(gòu)如圖 所示，它主要有以下部分組成： (1)電阻分壓器。 由 3個 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， 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。 由兩個與非門 G1和 G2 構(gòu)成，對兩個比較器輸出的電壓進行控制。 (4)放電三極管 VT。 VT 是集成極開路的三極管， VT 的集成極作為定時器的引出 端 D。 (5)緩沖器。由 G3和 G4構(gòu)成，以提高電路的負載能力。 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。 四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 (論文 ) 第 8 頁 時鐘電路圖如圖 42所示 。 圖 42 時鐘電路 用 555 定時器構(gòu)成多諧振蕩器 ,電路輸出便得到一個周期性的矩形脈沖 ,其周期為 : T=(R1+2R2)C (41) 要用兩個 555 產(chǎn)生兩個時鐘脈沖 ,兩個時鐘電路是相同的。 一個控制 74LS161 模十六計數(shù)器和八位移位寄存 器 ,要能看到彩燈的流動 ,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= f 由公式（ 41）計算得： T= 時鐘電路的輸出一路作為計數(shù)脈沖送到模十六計數(shù)器 74LS161；另一路做為移位時鐘脈沖加到移位寄存器 74LS164。 另一個 555 產(chǎn)生的矩形脈沖控制彩燈的自動轉(zhuǎn)換 ,其周期設(shè)為模十六計數(shù)器的 20倍 ,改變 R R2的阻值即可，可設(shè)為： R1=1KΩ R2=1MΩ C= F 由公式（ 41）計算得： T= 工作原理 : U11D IS7O U T3R S T48T H R6C O N5T R I2G N DV C C5 5 5 _ V IR T U A LR11 k o h mR25 1 k o h mC10 .0 1 u FC21 0 u F5VV C C 四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 (論文 ) 第 9 頁 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) R1， R2 給電容 C 充電。由于電容上電壓不能突變，電源剛接通時 Vc=0， 當(dāng) Vc 上升到大于 Vcc／ 3時， RD=1， SD=1，基本 RS 觸發(fā)器狀況不變，即輸出端 Q仍為高電平，當(dāng) VC 上升到略大于 2VCC／ 3時， Rn=0， SD=1，基本 RS觸發(fā)器置 0，輸出端 Q為低電平。這時 Q=1，使內(nèi)部放電管飽合導(dǎo)通。于是電容 C 經(jīng) R2 和內(nèi)部放電管放電， Uc按指數(shù)規(guī)律減小。 當(dāng) Vc 下降略小于 Vcc／ 3 時，內(nèi)部比較器 A1 輸出高電平， A2 輸出低電平，基 本RS 觸發(fā)器置 1，輸出高電平。這時， Q=0，內(nèi)部放電管截止。于是 C 結(jié)束放電并重新開始充電。如此循環(huán)不止，輸出端就得到一系列矩形脈沖 。 四種碼產(chǎn)生電路 四種碼產(chǎn)生電路 的核心器件是 74LS161 構(gòu)成十六位計數(shù)器， 模十六計數(shù)器 74LS161芯片管腳圖如圖 44所示 。 四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 (論文 ) 第 10 頁 圖 44 74LS161管腳圖 74LS161 具有以下功能： (1)異步清零。當(dāng) RD ＝ 0，不管其他輸入端的狀態(tài)如何，不論有無時鐘 CP，計數(shù)器輸出將直接置零 (QDQCQBQA)=0000，稱為 異步清零。 (2)同步并行預(yù)置數(shù)。當(dāng) RD =1， LD =0時，再輸入脈沖 CP 上升沿的作用下，并行輸入端的數(shù)據(jù) dcba 被置入計數(shù)器的輸出端，即 (QDQCQBQA)= dcba。由于這個操作要與 CP上升沿同步，所以稱為同步預(yù)置數(shù)。 (3)保持。當(dāng) RD ＝ LD =1，且 EP*ET=0，則計數(shù)器保持原狀態(tài)不變。這時，如 EP＝ 0、ET=0，則進位信號 Oc(Oc= QDQCQBQAET)保持不變；如 ET=0 則不管 EP 狀態(tài)如何，進位信號 Oc=0。 (4)計數(shù)。當(dāng) RD ＝ LD =EP=ET=1 時，在 CP 端輸入計數(shù)脈沖作用下，計數(shù)器進行二進制加法器計數(shù)。 74LS08 是 2 輸入四正與門集成電路芯片 ,74LS04是帶有 4個非門的芯片 。 四種碼產(chǎn)生電路如圖