【正文】 1kΩ1C11 u FU37 4 L S 1 6 1 NQA14QB13QC12QD11RCO15A3B4C5D6ENP7ENT10~LOAD9~CLR1CLK2C21 0 u FU67 4 H C 1 5 3 N _ 4 V2Y92C0102C1112C2122C313A14B2~1G11Y71C061C151C241C33~2G1521716136V C C5VV C CXLA1C Q T1F8XSC1A BE x t T r i g++__+_14260 圖 33 分頻電路 確認(rèn) 電路圖連接無(wú)誤后 ， 單擊 RUN 按鈕 ， 開(kāi)始仿真。同時(shí)，進(jìn)位端 RC0就輸出一個(gè)進(jìn)位脈沖，作為下一級(jí)計(jì)數(shù)的時(shí)鐘信號(hào)。由 74LS161的功能表知 ENPENT=11， ～ LOAD～ CLR=11時(shí)，脈沖輸入端 CLK 的 2腳對(duì)輸入脈沖的上升沿計(jì)數(shù)， QA～ QD 這 4個(gè)輸出端的輸出狀態(tài)分別與輸入的時(shí)鐘個(gè)數(shù)相對(duì)應(yīng)。 電容 C1的充電時(shí)間 : T1=(R1+R2)C1= (31) 電容 C1的放電時(shí)間 : T2=R2C1= (32) 故電路 振 蕩周期為 : T3=(R1+2R2)C1= (33) 由圖 32仿真電路的波形圖知，產(chǎn)生矩形脈沖的周期為 ,與理論分析的數(shù)值基本一致。因此電路沒(méi)有穩(wěn)態(tài) ， 僅存在 2個(gè)暫穩(wěn)態(tài) ， 電路亦不需要外加觸發(fā)信號(hào)。同時(shí)集成塊內(nèi)部的放電管截止， 7腳被懸 空，電源又通過(guò) R R2向 C1充電，使 6腳和 2腳的電壓不斷提高 ， 如此反復(fù) 形成振蕩 ， 輸出矩形波 ， 為計(jì)數(shù)器提供脈沖源。同時(shí)集成塊 LM555內(nèi)部的放電管導(dǎo)通，即 7腳通過(guò)內(nèi)部的放電管和 1腳相通， C1上儲(chǔ)存的電荷就通過(guò)R2和 7腳放電，電路進(jìn)入第二暫穩(wěn)態(tài)，使 6腳和 2腳的電壓不斷下降。同時(shí)，由于電源經(jīng)電阻 R1和 R2向 C1充電，電路進(jìn)入一個(gè)暫穩(wěn)態(tài)，并隨著電容 C1的充電，使 6腳和 2腳的電壓不斷提高。 在接通電源時(shí)，由于電容 C1還未充電， 2腳的電壓為低電平。 表 25 74LS112功能表 輸入 輸出 ～ 1PR ～ CLR 1CLK 1J 1K 1Q ～ 1Q 0 1 1 0 1 0 0 1 0 0 不定 不定 1 1 ↓ 0 0 Q0 ～ Q0 1 1 ↓ 0 1 0 1 1 1 ↓ 1 0 1 0 1 1 ↓ 1 1 ～ Q0 Q0 9 3 電路設(shè)計(jì)與仿真 分頻電路的設(shè)計(jì)和仿真 分頻電路是由一塊 555定時(shí)器和一塊 4位同步二進(jìn)制計(jì)數(shù)器 74LS161構(gòu)成的，能實(shí)現(xiàn)對(duì)輸入脈沖的 16分頻。 (5)置 1：當(dāng)～ CLR=～ 1PR=1時(shí)，如 1J= 1K=0時(shí)在 CP 下降沿作用下，觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)到 1狀態(tài)，即置 1。 (3)保持：取～ CLR=1， ～ 1PR=1，如 1J=1K=0時(shí) ， 觸發(fā)器保持原來(lái)的狀態(tài)不變，即使在 CP 下降沿作用下，電路狀態(tài)也不會(huì)改變。 由該表可以看出 74LS112有如下功能： (1)異步置 0：當(dāng)～ CLR=0，～ 1PR=1時(shí)，觸發(fā)器置 0，它與時(shí)鐘脈沖 CP 及 1J、 1K 的輸入信號(hào)無(wú)關(guān)。 表 24 74HC153真值表 7 輸入 輸出 B A ?1G 1C0 1C1 1C2 1C3 1Y 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 0 1 0 1 1 1 0 0 0 0 1 0 0 1 1 1 1 0 0 0 1 1 0 1 1 JK 觸發(fā)器 74LS112 74LS112是由兩個(gè)獨(dú)立的下降沿觸發(fā)的 JK 觸發(fā)器，具有異步清 0、 異步置位的功能，對(duì)應(yīng)的邏輯符號(hào)如圖 25。當(dāng)附加控制端接低電平時(shí)，數(shù)據(jù)選擇器工作。通過(guò)給定不同的地址代碼 (即 A， B 的狀態(tài) )，即可從 4個(gè)輸入數(shù)據(jù)中選出所要的一個(gè)，并送至輸出端 Y。 74HC153包含兩個(gè)完全相同的 4選 1數(shù)據(jù)選擇器，邏輯符號(hào)如圖 24。 ?CLR 是 74LS194的清零輸入端 ， 清零是異步清零； A?D 為 4個(gè)數(shù)據(jù)并行置入端； SL、SR 分別是左移和右移串行輸入端。 當(dāng) S1S0＝ 10時(shí)：實(shí)現(xiàn)左移位。 當(dāng) S1S0＝ 00時(shí)：寄存器保持原來(lái)狀態(tài)。其具體邏輯功能由管腳 9和管腳 10的 S0與 S1來(lái)確定。圖 23為 74LS194的邏輯符號(hào)。 雙向移位寄存器 74LS194 寄存器用于存儲(chǔ)一組二值代碼，它被廣泛地用于各類數(shù)字系統(tǒng)和數(shù)字計(jì)算機(jī)中 。 表 22是 74LS161的功能表，它給出了當(dāng) ENP、 ENT 為不同取值時(shí)電路的工作狀態(tài)。如果 ENT=0，則 ENP 不論為何種狀態(tài)，計(jì)數(shù)器的狀態(tài)也將保持不變，但這時(shí)進(jìn)位輸出 RCO 為 0。在上升沿出現(xiàn)時(shí)，將 A、 B、 C、D 的值分別置入 QA、 QB、 QC、 QD 中。 74LS 161NQA 14QB 13QC 12QD 11RCO 15A3B4C5D6ENP7ENT10~LOAD9~CLR1CLK2 圖 22 74LS161邏輯符號(hào) 74LS161具有下列功能： (1)當(dāng) ?CLR=0時(shí) ， 所有觸發(fā)器將同時(shí)復(fù)位，而且復(fù)位操作不受其他輸入端狀態(tài)的影響，與時(shí)鐘的邊沿有否無(wú)關(guān)，是異步復(fù)位。 74LS161是具有異步清零功能的，可預(yù)置數(shù)的 4位同步二進(jìn)制計(jì)數(shù)器。 555定時(shí)器功能如表 21。此時(shí)，不管 2腳、 6腳為何電位，均不能改變這種狀態(tài)。 通過(guò)上面兩種狀態(tài)的分析，可以發(fā)現(xiàn)：只要 2腳的電位低于 31 VCC，即有觸發(fā)信號(hào)加入時(shí)，必使輸出端 3腳為高電平；而當(dāng) 6腳的電位高于 32 VCC 時(shí)，即有觸發(fā)信號(hào)加進(jìn)時(shí)，且同時(shí) 2腳的電位高于 31 VCC 時(shí)，才能使輸出端 3腳有低電平輸出。當(dāng)觸 發(fā)信號(hào)加到 6腳時(shí)，且電位高于 32 VCC 時(shí)，此時(shí)若 2腳電平高于 31 VCC 時(shí)， 3腳輸出低電平。此時(shí)，不管 6腳 (閾值電壓 )為何種電平， 3腳輸出高電平狀態(tài)一直保持到 2腳出現(xiàn)高于 31 VCC 的電平為止。 時(shí) 分 產(chǎn) 生 器 1分 頻 電 路時(shí) 分 產(chǎn) 生 器 2 地 址 產(chǎn) 生 器同向遞增控制電路數(shù)據(jù)選擇器光源電路 圖 11 系統(tǒng)框圖 硬件選擇 555定時(shí)器 3 555定時(shí)器是一種多用途的數(shù)字 ——模擬集成電路，利 用它能極方便地構(gòu)成 ， 施密特觸發(fā)器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和多諧振蕩器， 555定時(shí)器的邏輯符號(hào)如圖 21。兩片雙向移位寄存器 74LS194和一片 JK 觸發(fā)器， 構(gòu)成同向遞增控制電路。同步十進(jìn)制計(jì)數(shù)器 74160接成四進(jìn)制計(jì)數(shù)器，以第二片 555定時(shí)器輸出的時(shí)鐘信號(hào)為 CP 脈沖，生成自動(dòng)加 1且循環(huán)變化的地址信號(hào)。由時(shí)分產(chǎn)生電路 1， 產(chǎn)生頻率 為 480Hz的時(shí)鐘信號(hào)， 以該輸出信號(hào)作為 4位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器 74LS161的計(jì)數(shù)脈沖，使計(jì)數(shù)器 74LS161產(chǎn)生 16分頻信號(hào)。 (3)該控制 器 電路具有 4路輸出。同時(shí) 將另一片 555定時(shí)器和同步十進(jìn)制計(jì)數(shù)器 74160產(chǎn)生四進(jìn)制的地址輸出信號(hào)，輸入給數(shù)據(jù)選擇器 74HC153實(shí)現(xiàn)對(duì)分頻信號(hào)的選擇，控制彩燈的循環(huán) 速度 ，本設(shè)計(jì)有以下功能： (1)彩燈能夠自動(dòng)循環(huán)閃爍。 2 2 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 系統(tǒng)功能 本設(shè)計(jì)采用雙向移位寄存器 74LS194， 作為 控制 彩燈循環(huán)的主要器件 。由于以上所有器件我們?cè)趯W(xué)《數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)》時(shí)都學(xué)過(guò)，并在做有關(guān)數(shù)字電子技術(shù)試驗(yàn)時(shí)都已經(jīng)接觸和使用過(guò)。 Multisim10提供了從分立元件到集成元件 ， 從無(wú)源器件到有源器件 ， 從模擬器件到數(shù)字器件甚至高頻類元器件及機(jī)電類元器件龐大的元器件庫(kù) ， 并且提供了功能強(qiáng)大、設(shè)備齊全的虛擬儀器和能滿足各種分析需求的分析方法。 本文利用最常用的 555定時(shí)器及 74系列芯片，設(shè)計(jì) 4彩燈路循環(huán)控制電路，并基于 Multisim10軟件對(duì)設(shè)計(jì)電路進(jìn)行了仿真驗(yàn)證。 而在彩 燈的控制方面，經(jīng)查閱相關(guān)資料知，國(guó)內(nèi)外現(xiàn)今彩燈控制主要有以下 方法：采用單片機(jī)和 DSP 控制，單片機(jī)和 DSP 在通信，信號(hào)處理，自動(dòng)化等諸多領(lǐng)域有著極其廣泛的用途。 (4)LED 的壽命長(zhǎng)，發(fā)光時(shí)間長(zhǎng)達(dá) 5萬(wàn)小時(shí)。 (2)燈體小巧，易隱藏或安裝。目前，其主要的 應(yīng)用場(chǎng)所大概有這些： 建筑群外墻照明、大樓內(nèi)光外透照明、 室內(nèi)局部照明、綠化景觀照明、廣告牌照明、 酒吧、舞廳等 娛樂(lè)場(chǎng)所氣氛照明等等。有 L