四川航天职业技术学院电子工程系课程设计专业名称：电子工程系课程名称：模电课程设计课题名称：双色三循环彩灯控制器设计人员：指导教师：年月日《数字电子技术课程设计》任务书一、课题名称：双色三循环方式彩灯控制器设计二、技术指标：1、电源VDD=12v2、相邻两灯点亮的时间约在0.3-0.7s间可调，延时时间约在1-6s间可调3、计数器和译码器分别采用CMOS中规模集成电路CC4516和CC45144、译码器4145共16个输出。
5、CMOS非门构成的振荡器的振荡周期T=1.4RC，555构成的振荡器的振荡周期T=0.7（R1+2R2）C三、要求：1、控制器有3种方式：方式A：单绿左移—单绿右移—单红左移—单红右移；方式B: 单绿左移—全熄延时伴声音；方式C：单红右移—四灯红闪、四灯绿闪延时。
2、控制器有8路输出，每路用双色发光二极管指示。
3、由单刀三掷开关控制3种方式，每种方式用单色发光二极管指示4、论文格式按系下发的《课程设计格式要求》统一执行。
5、要求原理图、印制板图、装配图三图齐全（印制板图和装配可合二为一）。
指导教师：学生：电子工程系年月日课程设计报告书评阅页课题名称：双色三循环彩灯控制器班级：姓名：年月日指导教师评语：考核成绩：指导教师签名：年月日摘要循环彩灯的电路很多，循环方式更是五花八门，而且有专门的可编程彩灯集成电路。
绝大多数的彩灯控制电路都是用数字电路来实现的，例如，用中规模集成电路实现的彩灯控制电路主要用计数器，译码器，分配器和移位寄存器等集成。
本次设计的双色循环彩灯控制器就是用计数器和译码器来实现，其特点用双色发光二极管，能发红色和绿色两色光。
关键词：计数器，译码器，集成，双色发光二极管目录一、课题构想及设计方案........................................................................... - 5 -1.1 课题构想 ........................................................................................ - 5 -1.2 设计方案 ........................................................................................ - 6 -二、基本原理............................................................................................. - 6 -三、计数器和译码器.................................................................................. - 7 -四、电路组成............................................................................................. - 9 -4.1 LED显示电路.............................................................................. - 9 -4.2 振荡器 ....................................................................................... - 10 -4.3 触发器 ........................................................................................ - 10 -4.4 延时电路..................................................................................... - 12 -五、系统电路......................................................................................... - 15 -5.1 原理图、PCB图和装配图........................................................... - 15 -5.2 设计过程及工作原理................................................................... - 17 -六、仿真分析及结果................................................................................ - 19 -6.1 方式A的仿真............................................................................... - 19 -6.2仿真结果 ....................................................................................... - 19 -七、调试.................................................................................................. - 21 -八、附录.................................................................................................. - 23 -九、总结语................................................................................................ - 25 -十、参考文献 ............................................................................................ - 23 -一、课题构想及设计方案1.1 课题构想1、用中小规模集成电路设计一台彩灯控制器。
用计数器和译码器设制作一个双色三循环方式彩灯控制器。
2、控制器有8路输出，每路用双色发光二极管指示。
3、控制器有3重循环方式：方式A：单绿左移---单绿右移---单红左移---单红右移；方式B：单绿左移---全熄延时伴声音；方式C：单红右依---四灯红闪，四灯绿闪延时。
4、由单刀掷开关控制3种方式，每种方式用单色发光二极管指示。
5、.两灯点亮时间约在0.2～0.6S间可调，延时时间约在1～6S间可调。
6、要求用10V电源设计。
1.2 设计方案双色三循环方式彩灯控制器总体方案设计如下：1，根据总的功能和技术要求，把复杂的逻辑系统分解成若干个单元系统，单元的数目不宜太多，每个单元也不能太复杂，以方便检修。
2，每个单元电路由标准集成电路来组成，选择合适的集成电路及器件构成单元电路。
3，考虑各个单元电路间的连接，所有单元电路在时序上应协调一致，满足工作需求，相互间电气特性应匹配，保证电路能正常，协调工作。
二、 基本原理（双色三循环方式彩灯控制器框图）本控制器由方式选择、计数器、延时器、LED 显示电路、振荡器、控制电路、延时电路、蜂鸣器等组成。
方式选择 控制电路 计 数 器译 码器 LED 显示 振 荡 器 延时电路 蜂鸣器设计任务中所要求的3中循环方式并不复杂，用中小规模集成电路就能实现，因此，本课题选用中小规模集成电路来设计，以提高综合运用数字电路的能力。
三、计数器和译码器本控制器采用CMOS中规模集成电路CC4516和CC4514。
其中CC4516为16脚双列直插的中规模集成可预置数的四位二进制加/减计数器。
CC4516有五种功能：置数、清零、不计数、加计数、减计数等。
CC4514是四位锁存/4线—16线译码器，其输出为高电平有效。
CC4514具有数据锁存、译码和禁止输出三种功能。
数据锁存功能由EL端施加电平实现，EL=0时，Oo—O15保持EL置“0”前的电平；禁止端E非为高电平时，Oo—O15输出全为低电平；因此，CC4514作为译码器使用时，EL应接高电平，E非应接低电平。
CP CE非UP PL MR 功能××× 1 0 置数，将P0到P3送入Oo到O3中×××× 1 清零，即Oo到O3全部到为零× 1 ×0 0 不计数，即Oo到O3保持不变1 0 1 0 0 加计数1 0 0 0 0 减计数CC4516功能表本控制器的核心器件为计数器和译码器，分别采用CMOS中规模集成电路CC4516和CC4514。
CC4516为16脚双列直插的中规模集成可预置数的4位二制加/减计数器（单时钟），其引脚如图所示。
CC4516有5中功能：置数，清零，不计数，加计数，减计数，具体功能如表1所示。
CC4514是4为锁存/4线—16线译码器，其输出为高电平有效。
CC4514具有数据锁存，译码和禁止输出3种功能。
数据锁存功能由EL端施加电平实现，EL=0时，O0 ~O15保持EL置“0”前的电平；禁止端）E为高电平时，O~O15全为低电平；因此，CC4514作为译码器使用时，EL应接高电平，E应接低电平，CC4514的外引脚如图所示。
CC4514引脚图CC4516引脚图四、电路组成4.1 LED显示电路该LED显示电路有双色三极发光二极管和限流电阻组成，其中限流电阻有三种连接方法，分别为16个限流电阻、8个限流电阻、1个限流电阻。
本设计中采用8个限流电阻的方式。
发光二极管的极限电流一般为20—30mA,发光二极管的压降约为2V，通过发光二极管的电流可取10--15 mA,以保证发光二极管有足够的亮度，而且这样不易损坏发光二极管。
LED显示电路如下图所示：O15 O14 O13 O12 O11 O10 O9 O8O0 O1 O2 O3 O4 O5 O6 O7LED显示电路4.2振荡器振荡器有多种振荡电路，如图一所示振荡器比较简单，其中（1）为CMOS非门构成的震荡器，（2）为555构成的振荡器。