课程设计——圈式流水彩灯的设计(编辑修改稿)

课程设计——圈式流水彩灯的设计(编辑修改稿)内容摘要：

据输入信号控制选通电路工作。 （ 3） 74LS138 译码器 74LS138 是集成 38 线译码器，图 5 为 74LS138 译码器管脚图。 1， 2， 3 端口为三个输入端口， E E2和 E3这三个使能端，正常工作时 E1 接高电平， E2 和 E3 接低电平。 Y0Y7为输出端口，译码器工作时每一次只有一个端口输出低电平，实现了数据的选择性输出，74LS138 译码器可以将信号的地址 码 转换成 二 进制 码 ，并从对应的输出端输出一个低电平。 图 5 74LS138 译码器管脚图 图 6 为选通发光二极管及显示电路，实现了流水灯圈式闪亮的要求。 图 6 74LS16 74LS138 构成圈式顺序循环发光二极管 电路原理图 74LS138 译码器的 三个输入端 A、 B、 C 分别接 74LS161 计数器的 三个输出端 Q0、 QQ2。 使能端 E1接高电平， E E3接低电平，译码器可实现译码功能。 如此一来， 138 便可将 CBA 端输入的二进制信号（ C 为高位） 译码 成十进制并从相应端口输出低电平。 也就是将输入的八进制循环脉冲 000— 111 译码输出， 000 对应 Y0端口输出低电平， 其余端输出高电平； 001 对应 Y1端口输出低电平， 其余端输出高电平， 以此类推。 当电路工作时 ， Y0— Y7端口循环输出低电平。 实现了选通作用。 武汉理工大学《专业课程设计（二）》课程设计说明书 5 将八个 LED 发光二极管 以共阳极的方式分别连在 Y0— Y7端口，排列成圈式。 电路工作时，经译码器选通后发光二极管 D1— D8依次发光并且循环 发光。 R3为保护电阻，防止电流过大烧坏二极管。 方案一 方案原理 如下图 7 为方案一的原理框图。 该方案电路由四部分组成： 第一部分电路由 NE555 定时器组成，产生矩形脉冲 ； 在矩形脉冲的作用下，第二部分由 74LS161 组成的八进制加法计数电路开始计数 ； 第二部分电路计数后输出到 第三部分电路，第三部分电路由 74LS138组成具有译码功能的电路，该电路将第二部分 输出 的信号 译码成 二 进制数。 译码后的 二 进制数作用到圈式流水灯电路，实现圈式流水灯的循环流水式发光功能。 图 7 方案一原理框图 图 8 为方案一原理电路图，第一部分 多谐振荡电路输出矩形脉冲信号。 其周期 T 由两部组成 ： 电容 C1的充电时间 t1和放电时间 t2。 设滑动变阻器 RV1 分成的上下两部分阻值分别为 Rx1(单位： KΩ)和 Rx2(单位： KΩ)，则有： 充电时间 t1=C1(R1+RV1)ln2 (5) 放电时间 t2=C1Rx2ln2 (6) 脉冲信号周期 T=t1+t2 (7) 脉冲信号频率 f=1/T (8) 由式 (5)、 (6)、 (7)、 (8)得： T=C1(R1+RV1+Rx2)ln2， f=1/[ C1(R1+RV1+Rx2)ln2] 由 C1=10uF， R1=30KΩ， RV1=60KΩ， 所以 T=7(90+Rx2)103Ω， f=1000/[7(90+Rx2)]Ω。 输出二进制数 输出二进制数 产生矩形脉冲 NE555 组成多谐振荡电路 74LS161组成 八进制 加法计数电路 74LS138组成具有译码 功能电路 功能 实现 圈式流水彩灯 电路 武汉理工大学《专业课程设计（二）》课程设计说明书 6 当 Rx2=30 时， T=， f=。 图 8 方案一电路原理图 其中电容 C2的作用是抗干扰，电阻 R3的作用是过流保护，防止电流过大 导致二极管损坏。 软件仿真 下图为 方案一的 protues 仿真图。 图 9 方案一 protues 仿真图 仿真时，圈式流水灯按顺时针方向 （ D1— D8） 依次循环发光，调节滑动变阻器的阻值，发光的周期发生变化。 当增大 Rx2的值时，发光周期变大 ，各个发光二极管的发光交替速度变慢；当减小 Rx2 的值时，发光周期变小，各个发光二极管的发光交替速度变快。 武汉理工大学《专业课程设计（二）》课程设计说明书 7 方案 二 方案原理 图 10 为方案二的原理框图。 该方案的电路由三部分组成 ： 第一部分由 NE555 组成多谐振荡电路，输出矩形脉冲信号；第二部分由 CD4017 组成兼具八进制加法计数和译码功能的电路， 在 第一部分电路输出的脉冲信号作用下开始工作；第三部分电路由 8 个发光二极管组成圈式流水灯电路，在第二部分电路输出的 二进制数信号 作用下 开始依次循环发光。 图 10 方案二原理框图 图 11 为方案 二 原理电路图， 第一部分多谐振荡电路输出矩形脉冲信号。 其周期 T 由两部组成 ： 电容 C1的充电时间 t1和放电时间 t2。 设滑动变阻器 RV1 分成的上下两部分阻值分别为 Rx1(单位： KΩ)和 Rx2(单位： KΩ)，则有： 充电时间 t1=C1(R1+RV1)ln2 (9) 放电时间 t2=C1Rx2ln2 (10) 脉冲信号周期 T=t1+t2 (11) 脉冲信号频率 f=1/T (12) 输出二进制数 产生矩形脉冲 NE555 组成多谐振荡电路 4017 组成八进制 加法计数并译码 电路 功能 实现 圈式流水彩灯 电路 武汉理工大学《专业课程设计（二）》课程设计说明书 8 图 11 方案二电路原理图 由式 (9)、 (10)、 (11)、 (12)得： T=C1(R1+RV1+Rx2)ln2， f=1/[ C1(R1+RV1+Rx2)ln2]。 由 C1=10uF， R1=30KΩ， RV1=60KΩ， 所以 T=7(90+Rx2)103Ω， f=1000/[7(90+Rx2)]Ω。 当 Rx2=30 时， T=， f=。 其中电容 C2的作用是抗干扰，电阻 R2的作用是过流保护，防止电流过大导致二极管损坏。 软件仿真 下图为方案二的 protues 仿真图。 图 12 方案二 protues 仿真图 仿真时，圈式流水灯按逆时针方向（ D1— D8）依次循环发光，调节滑动变阻器的阻值，发光的周期发生变 化。 当增大 Rx2的值时，发光周期变大，各个发光二极管的发光交替速度变慢；当减小 Rx2 的值时，发光周期变小，各个发光二极管的发光交替速度变快。 方案三 方案原理 图 13 为 方案三原理框图。 方案三的电路由三部分组成：第一部分由 NE555 构成多谐振荡电路，输出矩形脉冲信号；第二部分由两个 74LS194 组成八 位 移位寄存器，在第一部武汉理工大学《专业课程设计（二）》课程设计说明书 9 分电路输出的矩形脉冲作用下，输出循环 移位 信号。