课程设计（论文）题目名称________________ 彩灯控制器_______________课程名称______________ 电子技术课程设计____________学生姓名__________________ 刘标___________________学号 ____________ 0941201062 ____________系、专业___________ 电气工程系09电力一^班_______指导教师__________________ 陈邈___________________2011年12月9日邵阳学院课程设计（论文）任务书2•此表1式3份，学生、指导教师、教研室各1份。

四、参考资料和现有基础条件（包括实验室、主要仪器设备等）主编张克农•数字电子技术•高教出版社出版•第一版.2006年彭介华主编•电子技术课程设计指导》•高教出版社出版•第一版.2002年曾建唐主编•《电工电子基础实践教程》•机械工业出版社.2002年康光华主编.《电子技术基础》.高教出版社出版.第四版.1999年电子电工实验室可以提供的主要仪器设备：示波器型号规格VP-5220、电子学习机型号规格WL-V万用表MF10；以及分立元件、或中规模集成芯片。

五、进度安排2011年11月28日-29日：收集和课程设计有关的资料，熟悉课题任务何要求；2011年11月30日-12月1日：总体方案设计，方案比较，选定方案的论证及电路的工作原理；2011年12月2日-7日：单元电路设计，参数计算，元器件选择，电路图；2011年12月8日；整理书写设计说明书2011年12月9日：答辩六、教研室审批意见教研室主任（签字）：年月日七卜主管教学主任意见主管主任（签字）：年月日八、备注指导教师（签字）：学生（签字）：刘标邵阳学院课程设计（论文）评阅表学生姓名刘标 _________________系____________ 电气工程系_________________ 题目名称彩灯控制器 _________________ 学号0941201062 _____________ 专业班级09级电力一班________________ 课程名称电子技术课程设计_____________学生签名：刘标2011年12月9 日、指导教师评定2、表中的“评分项目”及“权重”根据各系的考核细则和评分标准确定。

目录摘要 (1)1 •选题背景 (2)1. 1设计要求 (2)1. 2指导思想 (2)2. 方案论证 (3)2. 1方案说明 (3)2. 2方案原理 (3)3. 电路的设计与分析 (4)3. 1电路的总体设计 (4)3. 2电路的原理框图 (4)3. 3单元电路的设计与分析 (5)3. 3. 1多谐震荡电路的设计与分析 (5)3. 3. 2计数器电路的设计与分析 (6)3. 3. 3组合逻辑电路的设计与分析 (7)3. 3. 4重要的元件的分析 (7)4. 电路的安装与调试 (10)5. 设计的总结与体会 (11)附录：元器件清单 (12)参考文献 (13)摘要数字电子技术已经广泛地应用于计算机，自动控制，电子测量仪表，电视，雷达，通信等各个领域。

例如在现代测量技术中，数字测量仪表不仅比模拟测量仪表精度高，功能高，而且容易实现测量的自动化和智能化。

随着集成技术的发展，尤其是中，大规模和超大规模集成电路的发展，数字电子技术的应用范围将会更广泛地渗透到国民经济的各个部门，并将产生越来越深刻的影响。

随着现代社会的电子科技的迅速发展，要求我们要理论联系实际，数字电子逻辑课程设计的进行使我们有了这个非常关键的机会。

每逢节日晚上都能看到街道旁都挂起五彩缤纷彩灯，给人一种节日的气氛。

然而，彩灯作为我们生活中的一部分，我们既要知道其然，还要知其之所以然。

因此, 我们有必要去研究彩灯的工作原理。

数字电子技术课程设计也是培养学生综合运用所学知识，发现、提出、分析和解决实际问题，锻炼实践能力的重要环节，是对学生实际工作能力的具体训练和考察过程。

关键字：彩灯控制器、循环控制、电子电路仿真1 选题背景1.1 设计要求采用模拟电子技术，数字电子技术课程上学习的集成电路来设计有一定应用性的电路。

不允许采用单片机。

用集成电路设计一个彩灯控制电路，设计一个循环彩灯控制器。

控制红、绿、黄一组彩灯循环闪亮，变化的规律是：全火T红T红绿T绿T黄绿T黄T全亮T全火T全亮T黄T黄绿T绿T红绿一红一全灭，如此往复循环。

1.2 指导思想本设计将采用几个基本的数字集成的74系列（74163,74LS135,555、与非门）芯片来完成所需要的数字逻辑显示功能（在七段数码管上按依次显示特定的数字）依次循环的点亮红、绿、黄三个彩灯，通过他们不同组合的点亮、熄火，从而组成有规律的变化的彩灯循环。

本设计具有逻辑清晰、设计巧妙的特点，能很好的符合课程设计的要求。

2. 方案论证2.1 方案说明由于灯之亮灭规律是钟摆样的往复式，其变化规律是：全灭一红T 红绿T绿T黄绿T黄T全亮T全火T全亮T黄T黄绿T绿T红绿T红。

变化过程中含有14 个状态，故该控制电路可按常规设计一般时序逻辑电路的方法设计起控制器，即利用同步二进制计数器74LS163进行驱动，用两片74LS138译码器接成的4线一一16线译码器通过与非门和或门逻辑电路的选通来实现这一控制功能，并且使红、黄、绿三盏灯发生如上往复循环的变化。

2.2 方案原理首先可以看输出端的部分，输出端是控制三种灯的亮和灭，我们可以采用74LS138译码器然后和与非门共同控制输出。

电路主要由记数部分、译码部分、输出逻辑电路部分和记数器加减控制部分组成。

彩灯控制器有14 个状态，但因为后半部分是前面部分的逆循环，所以可以由一个由带有加减控制的八进制记数电路来控制。

所以可以利用74LS192和74LS74组成一个带加减控制的八进制记数器。

•然后利用74LS138译码器将74LS192所输出的二进制代码转化成丫0~丫7八个高电平的输出•并控制后面的逻辑电路。

最后利用74LS10和74LS20两种门非组成的逻辑电路, 按照要求的亮灯顺序点亮红、绿、黄三种不同颜色的灯。

从而实现设计要求。

3. 电路的设计与分析3.1电路的原理框图基本原理是主根据上面的分析彩灯的14个状态，可以一个带加减控制的八进制来控制。

74LS192是一个可实现加减的10进制计数芯片。

把74LS192的输出送到译码芯片74LS13&而74LS138的丫0和丫7则作为74LS74的CP控制触发器的翻转。

再由触发器控制74LS192是加计数还是减速记数。

总的输出由一根据彩灯的亮灯顺序而设计的逻辑电路来实现。

框图1图1彩灯控制器原理框图3.2电路的protues总体仿真图3.3单元电路的设计与分析加减控制带加减控制的计数器译码器彩灯输出逻辑电路331多谐震荡电路555定时器是一种模拟和数字功能相结合的中规模集成器件。

一般用双极性工艺制作的称为555，用CMOS工艺制作的称为7555，除单定时器外，还有对应的双定时器556/7556。

555定时器的电源电压范围宽，可在4.5V~16V 工作，7555 可在3~18V 工作，输出驱动电流约为200mA，因而其输出可与TTL、CMOS或者模拟电路电平兼容。

555定时器成本低，性能可靠，只需要外接几个电阻、电容，就可以实现多谐振荡器、单稳态触发器及施密特触发器等脉冲产生与变换电路。

它也常作为定时器广泛应用于仪器仪表、家用电器、电子测量及自动控制等方面。

它内部包括两个电压比较器，三个等值串联电阻，一个RS触发器，一个放电管T及功率输出级。

它提供两个基准电压VCC /3和2VCC /3时钟信号的产生方式很多，本电路设计使用555定时器，555定种双极型中规模集成电路，只要在外部配上几个适当的阻容。

元件和适当的电路连接，就可构成多谐振荡器。

该器件的电源电压为4.5V---18V，驱动电流也较大，并能提供与ttl, MOS(a)自激多谐振荡器电路(b)振荡波形图3-1自激多谐振荡器电路和波形图电路相兼容的逻辑电平。

555定时器可以构成多谐振荡器。

自激多谐振荡器用于产生连续的脉冲信号图3-1所示为自激多谐振荡器电路和波形图。

电路采用电阻、电容组成RC定时电路，用于设定脉冲的周期和宽度。

调节RW或电容C,得到不同的时间常数；还可产生周期和脉宽可变的方波输出。

脉冲宽度计算公式：Tw~ 0. 7 (R1+RW+R2) C振荡周期计算公式：T〜0.7 (R1+RW+2R2) C经过计算可知R1为720k , R2为360 k。

3.3.2计数器电路计数器主要实现0到13这十四个数字的顺序显示控制，通过与显示器的连接，每一个脉冲计数一次，均可由74LS163实现，其输出端QA、QC QD与74LS10的输入端相连接，显示器的管脚从左至右分别接至74LS163的QA、QB QC QD,同时163的清零端与74LS10的输出端相QD D 1a-i DN ONQ=3RJDD EH PEWT£ LK■ ■ ■ ■1 +■■匚TA1 1-TS ---------------■■Z1U3>< -7■-=TE连，163的时钟信号端与脉冲信号源连接。

其电路如下所示:3.3.3、组合逻辑电路:逻辑电路要由3线8线译码器（74LS138 ）和与非门（74LS10与 74LS20 ）组成，其中还包括或门（74LS32 ）。

由于此控制电路涉及到十 四进制数的循环往复变化，故需将两个3线8线译码器接成4线16线 译码器通过与非门的选通从而实现彩灯的往复循环变化，其中两个138 的输入端A 、B 、C 分别对应相连。

其电路如下图所示：3.3.4重要元件的分析1.我们来分析一下74LS138的功能：74LS138管脚图:74LS138为3线—8线译码器，共有 54/74S138和 54/74LS138两种线路结构型式，其工作原理如下：当一个选通端（G1）为高电平，另两个选通端（/（G2A ）和/（G2B ））为 低电平时，可将地址端（A 、B 、C ）的二进制编码在一个对应的输出端以低 电平译出，利用G1、/（G2A ）和/（G2B ）可级联扩展成24线译码器；若外接一个反， 相器还可级联扩展成 32线译码器。

若将选通端中的一个作为数据输入端时，询71汽口74售海rTEXK■ \rUS'A■ '1Z'J, 13wSo 7 & TH Tf11• 1.15:0- - L ・ft ：1DFiLSI ；：Ti&Zi74LS138还可作数据分配器74LS138的3线-8线功能表:输A输出&A A蜀芯巳与片C X X X r 11111111X1T X X111111111000c0i111111100U1101111111D01o1101111110011111r11111D1001111011110101111110111010111110174163 的U能11Li111111074163管脚图:这种同步可预置四位二进计数器是由四个D型触发器和若干个门电路构成，内部有超前进位，具有计数、置数、禁止、直接（异步）清零等功能。