目录第一章设计目的- 2 -第二章功能设计要求- 3 -第三章设计方案及基本组成和原理- 3 -第一节彩灯电路的组成框图 ........................... - 4 -第二节各单元电路的工作原理 ......................... - 5 -一编码发生器.................................... - 5 -二振荡器........................................ - 6 -三控制器........................................ - 7 -四移位寄存器.................................. - 10 -五时钟信号电路................................. - 12 -第三节总电路原理 .................................. - 13 -第四章元器件清单- 13 -第五章设计总结与体会- 14 -第六章参考文献- 16 -附录（一）.简易彩灯控制电路器总电路图- 17 -摘要：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。

本次设计的简易彩灯控制器是由时钟信号电路，74LS194双向移位寄存器，D触发器等组成。

每个模块又由不同的集成电路组成。

它是利用几种芯片来控制不同数量而有规律的彩灯的亮灭。

主要由555振荡电路产生时钟脉冲信号，同时通过74HC74、双D触发器组成的电路来控制彩灯亮灭的顺序，从而实现彩灯四种花型自动切换。

在设计中，我把所学的数字电路和模拟电路的知识进行有机的结合，并采用了软件进行电路的绘画。

[关键词]：时钟信号电路 74LS194双向移位寄存器 D触发器 SN74LS138D。

第一章设计目的一熟悉工程实践中电子电路的设计方法和规范，达到综合应用电子技术的目的。

二学习文件检索和查找数据手册的能力。

三学习protel软件的使用。

四学会整理和总结设计文档报告。

第二章功能设计要求一要求电路能够控制8个以上的彩灯二要求彩灯组成两种以上花形，每种花形连续循环两次，各种花形轮流交替。

第三章设计方案及基本组成和原理近年来，由于中，大规模集成电路的迅速发展，使得数字逻辑电路的设计发生了根本性的变化。

在设计中更多的使用中。

大规模集成电路，不仅可以减少电路组件的数目，使电路简捷，而且能提高电路的可靠性，降低成本。

因此，双色三循环方式彩灯控制器总体方案设计如下：一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。

二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。

三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。

第一节彩灯电路的组成框图根据设计要求，本系统由控制电路、编码发生电路和输出驱动电路等组成。

其彩灯控制器的总体框图如图4.1.1所示。

图4.1.1 彩灯控制器总体图框第二节各单元电路的工作原理一编码发生器编码发生器根据花形要求，按节拍送出8位状态编码信号，以控制彩灯按规律亮或灭。

因为彩灯数少，花形要求不多，可选用移位寄存器输出8位数字信号，控制彩灯发。

编码发生器采用两片4位通用移位寄存器74194来实现。

74194具有异步清除和同步预置、左移、右移、和保持等多种功能，控制方便灵活。

8路彩灯采用两片74194组成8位移位寄存器，花形设计比较灵活。

移位寄存器的8个输出信号通过驱动电路控制彩灯，编码器中数据输入端和控制端的接法由花形决定。

本设计选择下列四种花形：花形I——由两边向中间对称地依次点亮，全部点亮后，仍由两边向中间依次熄灭。

花形II——8路灯分两半，从右至左顺次点亮，再顺次熄灭。

花形III——8路灯分两半，从左至右顺次点亮，再顺次熄灭。

花形IV——由中间向两边对称地依次点亮，全部点亮后，仍由中间向两边依次熄灭。

根据选定的花形可列出编码发生器输出转台编码，如表2.2.1所列。

表2.2.1 输出状态编码二振荡器555定时器构成的多频振荡器，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。

当接通电源后，电容C被充电。

vc上升，当vc上升到 2/3 VCC时，触发器被复位，同时放电BJTT导通，此时vo为低电平，电容C通过R2和T放电，使vc下降。

当vc下降到1/3VCC时，触发器又被复位，vo翻转为高电平。

电容器C放电所需时间为tPL=R2Cln2=0.7R2C当C放电结束时，T截止，VCC将通过R1、R2向电容器C充电，vc由1/3VCC 上升到2/3VCC所需的时间为tPh=(R1+R2)Cln2=0.7(R1+R2)C当vc上升到2/3VCC时，触发器又发生翻转，如此周而复始，在输出端就得到一个周期性的方波，其频率为f=1/( tPL+ tPh)=1.43/[(R1+2R2)C]由于555内部的比较器灵敏度较高，而且采用差分电路形式，它的振荡频率受电源电压和温度变化的影响很小。

三控制器控制电路为编码器提供所需的节拍脉冲和驱动信号，控制整个系统的工作。

控制电路的功能有两个：一是按需要产生节拍脉冲；二是产生移位寄存器所需要的各种驱动信号。

前者较简单，后者较麻烦。

控制电路设计通常按照下属步骤进行。

逐一分析单一花形运行时，移位寄存器的工作方式和驱动要求，按照表2.2.1中所列工作状态，决定74194移位寄存器工作的状态顺序，同时是分析移位寄存器工作方式和驱动要求的依据。

图2.2.3为花型信号控制电路原理图。

此图中有数值比较器74LS138、74HC74和边沿D触发器。

A、B、C分别接74194的两端的三个输出端，由于7474是上升触发，当74139的输出由低电平变为高电平时7474发生翻转，但是必须等到下一个上升沿到来时7474才会发上翻转。

由于7474是双D触发器，包含两个D 触发器，根据异步时序电路两个边沿D触发器的波形可知，后一个是前一个频率的二倍，所以通过7474后，就可以产生是基本脉冲信号频率的16倍，再通过一个边沿D触发器，当7474的输出端Q由低电平变为高电平时，次触发器发生翻转，就可以产生32倍的信号频率。

将7474的Q2、Q2N端分别接左边74194的S0、S1端，D触发器的QN、Q端分别接右边74194的S0、S1端，控制花型变换的顺序，自动循环。

图2.2.3 信号控制电路四移位寄存器集成移位寄存器74194由4个RS触发器及它们的输入控制电路组成。

图4.2.4.1是它的引脚图。

如表4.2.4.2所示，它们的状态组合可以完成4种控制功能，其中左移和右移两项是指串行输入，数据是分别从左移输入端DSL和右移输入端DSR送入寄存器的。

RD为异步清零输入端。

表4.2.4.3是74194的功能表。

其第一行表示寄存器异步清零；第二行表示当RD=1，CP=1(或0)时，寄存器处于原来状态；第三行表示为并行输入同步预置数；第四五行为串行输入左移；第六七行为串行输入右移；第八行为保持状态。

表4.2.4.1 74194双向移位寄存器的引脚图表4.2.4.2 74194双向移位寄存器控制端的逻辑功能表4.2.4.3 74194的功能表五 时钟信号电路图3.2.5是时钟信号电路原理图。

该电路的核心器件是555定时器，用以产生时钟信号。

在555集成电路中，2端接低电平，电源通过R A 、D 1和可变电阻R 2对电容C 充电，电容C 通过D 2、R B 、555定时器的7端进行放电，并且电路利用D 1、D 2的单向导电性将电容器C 充、放电回路分开，再加上电位器调节，就构成了占空比可调的多谐振荡器，并且通过充、放电这两个过程的交替运行，就可以在555集成电路的输出端Q 产生出脉冲信号。

充电时间t PH =0.7R A C,放电时间t PL =0.7R B C,振荡频率f=1.43/(R A +R B ) C,而这种输出波形的占空比为q(%)=R A /(R A +R B )*100%,这样Q 端输出的脉冲信号为74194提供脉冲。

图3.2.5 时钟信号电路图第三节 总电路原理附录（一）是本次课程设计的总电路原理图。

本方案是是由时钟脉冲信号器产生基本时钟脉冲信号，对两个移位寄存器74194芯片进行触发。

通过74LS138产生的脉冲信号经过集成D触发器和D触发器产生的分频信号分别对U1和U2的控制信号端S0和S1进行分频控制。

使8个彩灯按照四种花样自动循环变换。

四种花样分别为花样I，花样II,花样III,花样IV。

这四种花样的输出状态编码如表2.2.1所示。

第四章元器件清单第五章设计总结与体会在课程设计的过程中，较多的时间是用来查阅资料，因为还是第一次做电子课程设计，图书馆的资料很有限，所以一般通过网上查阅，在此查阅期间，我学会了怎样在网上查资料和充分利用图书馆里的宝贵资源。

在彩灯控制器设计过程中，出现问题是不可避免的，或者正如别人所说没有问题反而还不正常。

产生问题的原因很多，情况也很复杂，有的是一种原因引起的简单问题，有的上多种原因相互作用引起的复杂问题，因此需要掌握问题的一般解决方法，问题解决过程就是以问题所表现出来的情况出发，通过反复推敲，做出分析判断，逐步找出问题的过程。

对于一个复杂的系统来说，要在复杂的元器件和线路中迅速，准确地找出问题是很不容易的事。

要通过对原理图的分析，把系统分成不同功能的电路模块，通过逐一分析找出有问题的模块，然后再对故障模块内部加以分析找出问题，查找问题，分析问题和排除问题，并通过做出功能表时序图等协助分析。

这样可以提高我分析问题和解决问题的能力，因此，我把他看成是一次好的学习机会。

通过电子线路课程设计，我了解了电子产品设计的一般过程，掌握电子线路设计的基础方法和一般过程，能用设计软件对电子线路进行设计，能用Portel 等软件绘制原理图图，掌握电子电路设计的方法，能独立解决设计过程中出现的一般问题，能正确选用元器件，能对所设计电路的功能作用有深刻的理解，能查阅各种有关手册和正确编写设计报告。

由于这次的课程设计是分小组来作一个课题，所以我们是采用以自学为主，然后组里的成员聚到一块儿一起探讨的学习方法。

这样不仅锻炼了我们的自学努力，而且更锻炼了我们的团队合作精神。

相信会为我们以后的生涯带来很大的益处。

在学完《模拟电子技术基础》和《数字电子技术基础》课程之后，我已经具有了一定的理论基础，实践技能和自学能力。

在复习和课程设计任务有关的单元电路，理清头绪，按照电子电路的一般设计步骤进行设计。