【文章內(nèi)容簡介】 域。在娛樂方面，場地的裝飾離不開彩燈。在建筑方面也采用彩燈來裝飾高樓大廈。彩燈又靈活多變的點亮方式，裝飾效果非常好，特別時晚上使得高樓大廈更加漂亮。是彩燈的應(yīng)用才使得城市的夜景非常迷人。現(xiàn)代生活中，彩燈越來越成為人們的裝飾品，它不僅美化環(huán)境，渲染氣氛，還可以用于娛樂場所和電子玩具中去，現(xiàn)以該課題為例進行分析與設(shè)計可編程的彩燈控制的電路很多，構(gòu)成方式和采用的集成片種類、數(shù)目更是五花八門，而且有專門的可編程彩燈控制電路。絕大多數(shù)的彩燈控制電路都是數(shù)字電路來實現(xiàn)，例如：用中規(guī)模集成電路實現(xiàn)的彩燈控制器主要用計時器、譯碼器、分配器和移位寄存器等集成。本設(shè)計通過555產(chǎn)生的脈沖。再用74LS160對其進行分頻，控制七種花型之間的切換。把74LS160改成只從“0000”計數(shù)到“0110”計數(shù)器，用來產(chǎn)生花型初狀態(tài)。 根據(jù)常用的電子技術(shù)知識，以及可獲得技術(shù)書籍與電子文檔，初步形成電子設(shè)計過程中收集、閱讀及應(yīng)用技術(shù)資料的能力；熟悉電子系統(tǒng)設(shè)計的一般流程；掌握分析電路原理、工程計算及對主要技術(shù)性能進行測試的常見方法；最終，完成從設(shè)計圖紙到實物搭建的整個過程，并調(diào)試作品。在文藝及休閑娛樂場所，各種圖案的彩燈，若明若暗，相互映照，不僅增加了歡快的氣氛，且給人以美的享受。彩燈控制器就是將構(gòu)成一定圖案的彩燈按照人們的要求依照一定的規(guī)律周期性的亮暗變化，利用人的視覺特性，形成多姿多彩的光學(xué)效果。彩燈控制器的原理框圖如圖1所示。脈沖信號源產(chǎn)生一定頻率的矩形波電壓信號，驅(qū)動七進制計數(shù)器的工作，最后通過組合邏輯電路把七進制計數(shù)器的輸出信號變換為驅(qū)動彩燈按一定的規(guī)律周期性或點亮或熄滅或閃爍的信號。設(shè)計一個彩燈控制器，要求如下：（1）由3只彩燈（發(fā)光二極管）組成圖案。（2）控制紅、綠、黃一組彩燈循環(huán)閃亮，變化的規(guī)律是：紅 → 紅綠 → 綠 → 黃綠 → 黃 → 全亮 → 全滅 → 紅。（3）可以調(diào)整閃亮速度的快慢。近年來，由于中，大規(guī)模集成電路的迅速發(fā)展，使得數(shù)字邏輯電路的設(shè)計發(fā)生了根本性的變化。在設(shè)計中更多的使用中。大規(guī)模集成電路，不僅可以減少電路組件的數(shù)目，使電路簡捷，而且能提高電路的可靠性，降低成本。因此，彩燈控制器總體方案設(shè)計如下：，把復(fù)雜的邏輯系統(tǒng)分解成若干個單元系統(tǒng)，單元的數(shù)目不宜太多，每個單元也不能太復(fù)雜，以方便檢修。，選擇合適的集成電路及器件構(gòu)成單元電路。，所有單元電路在時序上應(yīng)協(xié)調(diào)一致，滿足工作需求，相互間電氣特性應(yīng)匹配，保證電路能正常，協(xié)調(diào)工作。設(shè)計任務(wù)中所要求的7種循環(huán)方式并不復(fù)雜，用中小規(guī)模集成電路就能實現(xiàn)。本控制應(yīng)由脈沖信號源，七進制計數(shù)器，基本邏輯電路和彩燈等組成，其框圖如圖1所示： 圖1彩燈控制器框圖 該設(shè)計電路由脈沖信號源提供時間脈沖給七進制計數(shù)器，再由七進制計數(shù)器的輸出經(jīng)過譯碼器和基本邏輯電路來實現(xiàn)彩燈的七種循環(huán)方式。其實現(xiàn)電路如下圖2所示： 圖2 555定時器 555定時器是設(shè)計電路中脈沖信號源的核心原件。它是一種集模擬、數(shù)字于一體的中規(guī)模集成電路，其應(yīng)用極為廣泛。它不僅用于信號的產(chǎn)生和變換，還常用于控制和檢測電路中。本設(shè)計電路就運用了它的前一個特點：信號的產(chǎn)生和變換。 定時器有雙極型和COMS兩種類型的產(chǎn)品，它們的結(jié)構(gòu)及工作原理基本相同，沒有本質(zhì)區(qū)別。一般來說，雙極型定時器的驅(qū)動能力較強，電源電壓范圍為5V16V，最大負載電流可達到200MA。而CMOS定時器的電源電壓范圍為318V，最大負載電流在4MA以下，它具有功耗低、輸入阻抗高等優(yōu)點。 1．電路結(jié)構(gòu) 555定時器的內(nèi)部電路由分壓器、電壓比較器C1和C簡單SR鎖存器、放電三極管T以及緩沖器G組成，其外內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖如下圖3圖4所示。 圖3 。555定時器內(nèi)部圖 圖4. 555定時器外部引腳圖2．工作原理電壓比較器的參考電壓由三只5KΩ的電阻器構(gòu)成分壓，它們分別使高電平比較器A1同相比較端和低電平比較器A2的反相輸入端的參考電平為和。A1和A2的輸出端控制RS觸發(fā)器狀態(tài)和放電管開關(guān)狀態(tài)。當(dāng)輸入信號輸入并超過Vcc/3時，觸發(fā)器復(fù)位，555的輸出端3腳輸出低電平，同時放電，開關(guān)管導(dǎo)通；當(dāng)輸入信號自2腳輸入并低于2Vcc/3時，觸發(fā)器置位，555的3腳輸出高電平，同時放電，開關(guān)管截止。 是復(fù)位端，當(dāng)其為0時，555輸出低電平。平時該端開路或接VCC。 Vc是控制電壓端（5腳），平時輸出作為比較器A1的參考電平，當(dāng)5腳外接一個輸入電壓，即改變了比較器的參考電平，從而實現(xiàn)對輸出的另一種控制，在不接外加電壓時，起濾波作用，以消除外來的干擾，以確保參考電平的穩(wěn)定。 T為放電管，當(dāng)T導(dǎo)通時，將給接于腳7的電容器提供低阻放電電路。綜上所述，可得555定時器功能表，如下表1所示：輸入輸出閾值輸入（Vi1）觸發(fā)輸入（Vi2）復(fù)位（) 輸出（V0）放電管TX X 00導(dǎo)通 2Vcc/3 Vcc/311截止 2Vcc/3 Vcc/310導(dǎo)通 2Vcc/3 Vcc/31不變不變（1）.構(gòu)成施密特觸發(fā)器，用于TTL系統(tǒng)的接口，整形電路等。（2）.構(gòu)成多諧振蕩器，組成信號產(chǎn)生電路。（3）.構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，用于定時延時整形等。 555定時器應(yīng)用電路采用這3種方式中的一種或多種組合起來可以組成各種實用的電子電路，如：定時器、分頻器、脈沖信號發(fā)生器、元件參數(shù)和電路檢測電路、自動控制電路和頻率變換電路等。本設(shè)計應(yīng)用的就是555定時器構(gòu)成多諧振蕩器來產(chǎn)生脈沖信號發(fā)生器。 計數(shù)器芯片74LS160 計數(shù)器是最常用的時序電路之一，它們不僅可用于對脈沖進行計數(shù)，還可用于分頻、定時、產(chǎn)生節(jié)拍脈沖以及其他時序信號。計數(shù)器的種類不勝枚舉，按觸發(fā)器動作分類，可分為同步計數(shù)器和異步計數(shù)器；按計數(shù)數(shù)值增減分類，可分為加計時器、減計數(shù)器和可逆計數(shù)器；按編碼分類，又可分為二進制碼計數(shù)器、BCD碼計數(shù)器、循環(huán)碼計數(shù)器。 本設(shè)計使用的是計數(shù)器74LS它是一種典型的高性能、低功耗COMS 4 位同步二進制加計數(shù)器，它可在 ~ V 電源電壓范圍內(nèi)工作， V的電壓，因此，在電源電壓為 V 時可直接與5 V 供電的TTL 邏輯電路接口。它的工作速度很高，從輸入時鐘脈沖CP上升沿到Q n 輸出的典型延時時間僅 ns ，最高時鐘工作頻率可達200 MHz 。 下圖6所示是74LS160的內(nèi)部邏輯