目录引言 (2)1设计意义及要求 (3)1.1设计意义 (3)1.2设计要求 (3)2方案设计 (4)2.1设计思路 (4)2.2方案设计 (4)2.2.1方案一及其电路图 (4)2.2.2方案二及其电路图 (5)2.3方案比较 (6)3部分电路的设计 (7)3.1脉冲源的设计电路 (7)3.2 4017控制电路 (9)3.3 同右同左控制电路 (11)3.4 回馈控制电路 (15)4调试与检测 (16)4.1调试中故障及解决办法 (16)4.2调试与运行结果 (16)5 仿真操作步骤及使用说明 (17)6元件名细表 (18)7附录电路图 (19)8结束语 (20)本科生课程设计成绩评定表引言当今时代是一个新技术层出不穷的时代，在电子领域尤其是自动化智能控制领域，传统的分立元件或数字逻辑电路构成的控制系统，正以前所未见的速度发展。
在现实生活中，我们经常遇到花样多变的广告彩灯，所谓广告彩灯就是讲一系列有颜色的灯串联在一起，然后按一定次序逐个或者几个的依次点亮和熄灭。
因此要设计出这种电路就要应用数字逻辑电路，本次试验依照要求要设计出三行彩灯依次点亮，三列彩灯从右向左移动从左向右移动，所以该课程设计将用到脉冲信号产生电路、4017控制电路、计数电路、译码电路及其他门电路。
广告彩灯控制电路设计1 设计意义及要求1.1 设计意义（1）培养学生正确的设计思想，理论联系实际的工作作风，严肃认真、实事的科学态度和勇于探索的创新精神。
（2）锻炼学生的自学软件的能力及分析问题、解决问题的能力。
（3）通过课程设计，使学生在理论计算，课程设计、查阅设计资料、标准和规运用和计算机应用能力得到训练和提高。
（4）固化、深化和扩展学生的理论知识与专业技能。
（5）为今后从事电子领域打下坚实的基础。
1.2设计要求1．现有9只彩灯，试设计一控制电路，要求彩灯能实现如下追逐图案；2．第一层3只红灯右移，每灯亮的时间为0．8秒；3．第二层3只蓝灯右移，每灯亮的时间为0．8秒；4．第三层3只黄灯右移，每灯亮的时间为0．8秒；5．三色彩灯同时右移，每组灯亮的时间为1．6秒；6．三色彩灯同时左移，每组灯亮的时间为1．6秒；7．彩灯控制电路工作状态按照上述2至6步自动重复循环。
2方案设计2．1设计思路依照设计要求，第一层3只红灯右移，第二层3只蓝灯右移，第三层3只黄灯右移，每盏灯亮时间为0.8秒;三色彩灯同时右移，三色彩灯同时左移每列灯亮时间为1.6。
所以总体思路是将电路分为两部分，通过彼此间与或关系建立联系从而成为彼此联系的整体。
第一部分电路通过4017控制，4017输出高电平有效，控制单个灯的亮灭。
第二部分由74ls161和74ls138共同控制。
138输出低电平有效，所以输出信号要经过非后再经或门控制同列不同色彩等右移左移。
2．2方案设计2.2.1设计方案一及电路图原理分析：电路分为两部分，一部分是使九盏灯依次亮起，第二部分是控制三排队等同时右移或同时左移。
两个555多频发生器产生两种频率的信号分别控制第一个第二个部分的频率的输入。
第一部分是采用4017芯片器输出为高电平有效，九盏灯可在4017的控制下依次亮起，当4017的11端输出高电平时通过非或门和与非门与第二部分的译码器74ls138的7端共同控制4017的信号源的输入，用此方法控制4017的工作与否。
4017的11端同时控制计数器74ls161的时钟信号的输入，从而启动或停止161与138的运作。
138工作时Q1与Q7、Q2与Q6、Q3与Q5通过非或门控制第一排第二排和第三排的灯。
这就是此电路的基本原理。
原理图如2-2-12-2-1 实验方案一电路原理图2.2.2设计方案二及电路图原理分析：该电路是通过两片4017控制两部分电路。
一部分是使九盏灯依次亮起，第二部分是控制三排队等同时右移或同时左移。
两个555多频发生器产生两种频率的信号分别控制第一个第二个部分的频率的输入。
第一部分是采用4017芯片器输出为高电平有效，九盏灯可在4017的控制下依次亮起，当4017的11端输出高电平时通过或门和与非门与第二部分的4017的11端共同控制第一片4017的信号源的输入，用此方法控制4017的工作与否。
4017的 11端同时控制计数器第二片4017的时钟信号的输入，从而启动或停止第二片4017的运作。
第二片4017工作时Q2与Q9、Q3与Q8、Q4与Q6通过或门控制第一排第二排和第三排的灯。
这就是此电路的基本原理。
2.3方案比较2-2-2 电路方案二电路原理图2.3方案比较本组方案是通过比较在成员间选择较简单的电路加以修改而得的。
来两种方案比较，小组方案的优点如下：（1）小组方案较个人的方案更简便更以做成实物，可实现性高。
个人的方案用了较多的非或门三片芯片器件两线较复杂；小组方案使用芯片个数较少且芯片是普通芯片易于购买。
两个方案原理是相似的主要是功能的化简的区别。
（2）方案一138只有三个输出端，当一遍循环结束进行第二遍循环时红灯直接亮起无间隙，但小组方案第二部分电路由4017控制，4017有十个输出端，进行第二遍循环时开始可先灭所以更符合要求。
两种方案的相同之处（1）两个方案均使用两个555频率发生器分别常产生频率的信号可分别加入一二部分的电路中。
（2）两组方案都有缺陷，主要是4017芯片本身的问题，当信号源刚刚加入时，4017并非是Q1输出高点平，而是Q2输出的高电平，但当进行第二次循环电路恢复正常3部分电路设计3.1脉冲输出信号脉冲源由555有电容电阻构成的频率发生器，通过此电容得充放电工作。
电容充电过程初始状态为(1/3)Vcc，终止状态为(2/3)Vcc，稳定状态为Vcc。
电容放电过程中由于晶体管基本处于饱和和导通状态，两端电压很低，因此供电电源对供电电路影响很小，放电初始状态为(2/3)Vcc，终止状态为(1/3)Vcc，稳定状态为0。
结合条件及一阶暂稳态过程的三要素法，已知要求时间，可以求出需要的电容电阻。
电路图如下3-13-1频率发生器C1为100uF，C2为0.047uF，R1为3.2千欧，R2为5千欧。
通过计算T1=0.7（R1+2R2）=0.8s1.6秒的时钟信号发生器也是类似的，C1为100uF，C2为0.047uF，R1为6.4千欧，R2为10千欧T2=0.7（R1+2R2）=1.6s3.2 4017芯片控制电路4017芯片控制电路工作原理如下：当时钟信号输入时4017开始工作，由Q0到Q9依次输出高电平，由电路图可知每盏灯与对应引脚相连，依次点亮。
如要求所述第一排第一层3只红灯右移；第二层3只蓝灯右移；第三层3只黄灯右移。
当Q9输出高电平时通过回馈电路，12输入高电平，11输入高电平使13端得输出为低，从而是输入信号无法加入4017停止工作，同时Q9的高电平触发与之相连的161开始工作。
3017控制电路如图3-23-24017控制电路3.3不同色彩等移动控制电路如图所示第一部分电路的Q9高电平开启161工作，161开始计数，输出0001，译码器138的输入端输入001是Y1输出为低电平，其余为高电平当Y1为低Y7为高，通过非或门输出为高，控制第一列的三盏不同色的led灯同时亮当Y7为低Y1为高是同样可开启同一列不同色灯亮起整个原理是低电平从Y1向Y7依次输出灯led灯亮起顺序为第一列、第二列、第三列、再从第三列亮到第一列，从而实现三色彩灯同时右移；三色彩灯同时左移。
161的11端控制清零端使161成为8进制计数器第二部分电路控制图如3-33-3不同色彩等移动控制电路3.4回馈控制电路4017的Q9与138的Y7通过非或门，共同控制4017的信号源输入.4017先开始工作，Q9为高时Y7为高是使U4的输出为低使4017的时钟信号无法加入。
4017停止工作，Q9为高开启U11使时钟信号加入到161使其开始计数。
当Y7为低时再次开启U4时钟信号又一次加入到4017，时期开始循环工作。
非门U9是控制161为8进制计数器。
通过回馈电路实现了电路的一二部分转换及电路的循环。
其电路图如3-4所示3-4回馈控制电路4调试与检测4.1调试中故障及解决办法电路开始的设计思路是分为两部分，所以在调试时应风部分进行。
（1）由于4017自动计数，且输出为高电平所以电路的第一个功能即第一排第一层3只红灯右移；第二层3只蓝灯右移；第三层3只黄灯右移可以轻松实现。
主要调试对象是第二部分与第二部分和第一部分的衔接。
（2）调试初期设想是通过4017清零端控制其工作与否，但仿真期间出现竞争与冒险，电路出现一些混乱，当11变为高电平时无法固定在高电平从而不能控制4017第一部分会一直工作下去。
所以改为控制时钟信号来控制4017.（3）在进行循环电路调试时，开始选择用161的Q3输出端，但选择Q3由于芯片原因也出现了电路混乱的现象所以选择用138的Y7端控制。
（4）在未加555产生的频率时，选用软件自身带的频率且按要求输入时钟信号时电路可实现正常工作。
但使用555产生的频率时，电路的第一遍输出较为混乱，主要现象是138的Y1输出为低是第一列不同色LED灯来亮起干扰电路。
当电路循环第二遍时电路恢复正常。
可通过加开关控制两部分电路从而消除干扰。
4.2 调试与运行结果运行结果有要求基本符合，运行结果为开始一二三列第一盏灯全亮同时电路实行九盏灯依次亮起的功能，以后的循环中电路恢复正常第一层3只红灯右移，第二层3只蓝灯右移，第三层3只黄灯右移，每盏灯亮时间约为0.8秒;三色彩灯同时右移，三色彩灯同时左移每列灯亮时间约为1.6s。
5 仿真操作步骤及使用说明本实验仿真是采用7.5版本的protues，方案一二仿真是可直接点击开始，但由于4017及138芯片本身存在一些不稳定的问题，及555频率发生器本身发出的频率是近似值，所以在仿真初期即第一遍进行时，有些灯亮不与实验要求一致，一二三列第一盏灯全亮同时电路实行九盏灯依次亮起的功能。
但当循环至第二遍时一切恢复正常，电路第一层3只红灯右移，第二层3只蓝灯右移，第三层3只黄灯右移，每盏灯亮时间约为0.8秒;三色彩灯同时右移，三色彩灯同时左移每列灯亮时间约为1.6s，与实验要求一致。
6元件名细表6.1方案一6.2方案二7附录及电路图所需芯片为555、74ls138、74ls161、4017及相关门电路1、555芯片555定时器部由分压器、两个电压比较器、基本RS触发器、晶体管及缓冲器组成。
555定时器逻辑符号如图7-1所示。
脚是接地端GND，2脚是低电平触发端（也称触发端），3脚是输出端OUT，4脚是复位端ft，，5脚是电压控制端，6脚是高电平触发端（也称阈值端），7脚是放电端，8脚是电源端VCC。
．集成555定时器的功能555定时器功能表见表1，其中4脚RD，为复位端，当RD为低电平时，不管其他输人端的状态如何，输出 Uo 为低电平。