彩灯控制器的设计

彩灯控制器的设计

1. 题目要求

节日的彩灯五彩缤纷,彩灯的控制电路种类繁多。用移位寄存器为核心元件设计制作一个8路彩灯控制器。
① 彩灯控制电路要求控制8个彩灯;
②要求彩灯组成以下两种花型,每种花型连续循环两次,两种花型轮流交替。彩灯闪烁变化一下间隔1s。
彩灯控制器的设计_第1张图片

2. 设计框图

彩灯控制器的设计_第2张图片

3. 设计思路
①编码发生器:因为彩灯路数少,花型要求不多,该题宜选用移位寄存器输出8路数字信号控制彩灯发光。编码发生器可以采用两片4位通用移位寄存器74LS194来实现。
很显然花型I的左边是进行通过对最左边一位反相后输入最右侧,然后一个时钟周期左移一次,右边类似。
②控制电路:控制电路为编码器提供所需的节拍脉冲和驱动信号,控制整个系统工作。控制电路的功能有两个:一是按所需产生节拍脉冲;二是产生移位寄存器所需的各种驱动信号。由于要求每种花型连续循环两次,两种花型轮流交替,因此,实际的循环周期是32个时钟脉冲。
所以时钟的设计十分的重要,我们用555定时器构成的多谐振荡器来产生时钟周期信号来驱动74LS194工作,还得需要分频电路分频成16个时钟周期来控制花型的变换(分频本质就是计数器)。
这个分频电路的设计很简单的想法是用74LS161来实现,16个CLOCK输出一个脉冲,然后通过74LS112(JK)实现对状态的保存去驱动74LS194的工作。当然74LS161可以使用4个JK来实现,不过这样下来得用3个74LS112,复杂了许多,成本更高,得不偿失。
然而我们从74LS194入手,我们发现他的右侧花型在32个周期都是不变的,而且总共是循环了4遍,灵感来了,就用一个JK实现2进制计数,8*2=16,满足了我们的需要,当然还需要使用另外一个JK来保存状态(当T触发器使用)。
③清零电路:可以设计也可以不用,主要怕花型乱了,方便检查,通过一个上拉电阻接到高电平,并加一个按钮接低电平。

4. 原理图
基础版本(74LS161):
彩灯控制器的设计_第3张图片
提高版本(JK实现):
彩灯控制器的设计_第4张图片

5. PCB布板(部分)
彩灯控制器的设计_第5张图片
彩灯控制器的设计_第6张图片
PS:该PCB由某位大佬完成,在此谢过,在此图中未设计按钮清零,要设计的可以参考下。

你可能感兴趣的:(电子技术,电学)