辽 宁 工 业 大 学
题目： 彩灯控制电路设计
院（系）： 电子与信息工程学院 专业班级： 学 号： 学生姓名： 指导教师： 教师职称： 起止时间：
课程设计（论文）任务及评语
目录
第1章 循环彩灯控制电路的设计及要求 ................................... 1
1.1实验设计概述 ........................................................ 1
1.2实验设计目的及要求 .................................................. 1
第2章 循环彩灯控制电路的设计原理及框图 ............................. 2
2.1循环彩灯控制电路的设计原理 .......................................... 2
2.2 循环彩灯控制电路的总体框图 .......................................... 2
第3章 彩灯控制器的分解电路分析........................................ 3
3.1 74160组成的8进制计数器 ........................................... 3 3.2与门与或门搭成的三位输入、输出电路 .................................. 3
第4章 总电路图及原理 ................................................... 5
4.1 循环彩灯控制电路总体电路设计原理 .................................... 5 4.2 总体电路图 .......................................................... 5 4.3 实验仿真及现象 ...................................................... 7
第5章 总结 .......................................................... 9 参考文献 ................................................................. 10
第1章 循环彩灯控制电路的设计及要求
1.1实验设计概述
彩灯控制电路是近几年随着电子技术发展而产生的一种控制装置。它能使彩灯按照要求有序的被点亮,还可以同音乐、声音色彩等结合起来，使缤纷的世界绚丽的色彩。彩灯大致可分为两种类型：一是装饰彩灯、二是音乐彩灯。本次设计的是装饰彩灯，题目为循环彩灯控制电路。 1.2实验设计目的及要求 1.实验设计目的
1．进一步掌握数字电路课程所学的理论知识。
2．了解数字电路设计的基本思想和方法，学会科学的分析和解决问题。
3．熟悉常用的集成数字芯片，并掌握其工作原理，进一步学会使用其进行电路设计。 4．培养认真严谨的工作作风和实事求是的工作态度。
2.实验设计要求
1 .分析设计要求，明确性能指标。必须仔细分析课题要求、性能、指标及应用环境等，广开思路，构思出各种总体方案，绘制结构框图。
2 .确定合理的总体方案。对各种方案进行比较，以电路的先进性、结构的繁简、成本的高低及制作的难易等方面作综合比较，并考虑器件的来源，敲定可行方案。 3 .设计各单元电路。总体方案化整为零，分解成若干子系统或单元电路，逐个设计。 4.组成系统。在一定幅面的图纸上合理布局，通常是按信号的流向，采用左进右出的规律摆放各电路，并标出必要的说明。
第
2章 循环彩灯控制电路的设计原理及框图
2.1循环彩灯控制电路的设计原理
所设计的彩灯控制电路参数如下：（1）有九只LED显示灯，L0至L8，（2）显1当第一个脉冲到来时，绿灯L0、L3、L6先亮；○2当第二个脉冲到来时黄 示方式：○
3第三个脉冲到来时红灯L3、L5、L7亮；○4第四个脉冲到来时 灯L2、L4、L7亮；○
5第五个脉冲到来时红、黄灯同时；○6第六个脉冲到来时红、绿黄、绿灯同时亮；○
7第七个脉冲到来时红、黄、绿灯全部亮；○8第八个脉冲到来时灯由全灯同时亮；○
亮到全灭；以后灯由第一个状态到第八个状态依次循环。分析以上设计并根据实际情况可知，该循环彩控灯要求实现彩灯的八个状态，所以可用一个八进制计数器， 从0到7来控制这八个状态。
依次列出这八种状态的状态转换表，再画出这八种状态所对应计数器数字的状态图并依次计算出逻辑表达式，便可实现彩灯的控制。因变量并不是很多，且逻辑 表达式花间并不复杂，所以可采用与门，或门来直接进行连接电路图。 2.2 循环彩灯控制电路的总体框图
根据设计要求和概述中介绍的彩灯控制电路的基本组成，可以确定彩灯控制电路应由电源电路、计数器电路、三位输出电路和彩灯显示四部分组成，框图如图2.1所示。
图2.1电路总框图
第3章 彩灯控制器的分解电路分析
3.1 74160组成的8进制计数器
八进制计数器是由74160构成的,其电路图如图3.1所示:
图3.1 八进制计数器
八进制电路是74160输入端A、B、C、D接地，EP、EN、OLRN接Vcc，输出端分别是QA、QB、QC；当脉冲从第一个开始到达时，输出的状态分别是000、001、010、011、100、101、110及111八个状态；以后脉冲到达时将从000——111状态循环输出；对应的数字分别是0、1、2、
3、4、5、6及7八个数。
3.2与门与或门搭成的三位输入、输出电路
三位输入输出电路的电路图如图3.2所示：
图3.2 三位输入输出电路
三位输入输出电路图的输入端分别为A、B、C；输出端分别对应的为R（红灯）、Y（黄灯）、G（绿灯）；且输入的状态分别为000、001、010、011、100、101、110及111八个循环的状态；输出分别对应的为001、010、100、011、110、101、111及000八个循环的状态。输出以0表示灯不亮，1表示灯亮，则由以上电路图及工作状态可得真值表为表3.3：
其中A、B、C分别为输入端，R、Y、G分别对应的是红灯、黄灯、绿灯。
表3.3 输入输出真值表
有其真值表可得出R=BC+AB
Y=AC+AC
G=ABC+ABC+ABC+ABC;
第4章 总电路图及原理
4.1 循环彩灯控制电路总体电路设计原理
由交替脉冲作为总输入，将计数器的三位输出与三位输入输出的电路的输入相对应连接，最后由三位输入输出电路的输出作为总输出，输出分别连接到机箱上的红、黄、绿灯上。输出彩灯对应的状态（1表示灯亮，0表示灯不亮）,灯亮情况如表4.1所示：
表4.1 灯亮显示情况
由表可知，只有当脉冲为1时灯亮，并且当脉冲为0时将保持原来的状态不变，直到脉冲由0变为1时，灯才会从前一个状态变换为另一个状态。
4.2 总体电路图
由脉冲作总电路的输入，计数器的输出与三位输入输出的输入相对应相连，输出
为三位输入输出的输出。将计数器及三位输入输出电路作为简图分为两层，则总电路图如图4.2所示：
图4.2 总体电路图
实验箱上的总体电路图实物连接如图4.3所示:
图4.3 实验箱电路
如上图所示,输入为0-1循环跳跃的脉冲,输出为三位,分别是红灯,黄灯,绿灯.其闪烁
形式在八种状态中依次循环.
4.3 实验仿真及现象
1．实验仿真：将总电路进行编译及仿真，出现的结果如表4.4：
表4.4 电路仿真波形
由仿真波形可以看出,当脉冲在50ns时,输出为001,对应的为绿灯亮;当脉冲在150ns时,输出为010,对应的为黄灯亮;当脉冲在250ns时,输出为100,对应的为红灯亮;当脉冲在350ns时,输出为011,对应的为黄、绿灯亮;当脉冲在450ns时,输出为110,对应的为红、黄灯亮;当脉冲在550ns时,输出为101,对应的为红、绿灯亮;当脉冲在650ns时,输出为111,对应的为红、黄、绿灯亮
;
当脉冲在750ns时,输出为000,对应的为三灯全灭.
2.实验现象
实验显示，最终灯由亮到灭有八个状态，分别为绿灯亮，黄、红灯灭；黄灯亮，
红、绿灯灭；红灯亮，绿、黄灯灭；绿、黄灯亮，红灯灭；黄、红灯亮，绿灯
灭；红、绿灯亮，黄灯灭；红、黄、绿、灯亮及红、黄、绿灯灭。其现象显示图分别为图4.5—图4.12所示:
图4.5 绿灯亮 图4.6 黄灯亮
图4.7 红灯亮 图4.8 绿、黄灯亮
图4.9 黄、红灯亮 图4.10 绿、红灯亮
图4.11 绿、黄、红灯亮 图4.12 灯全灭
第5章 总结
本次课设的题目是设计一个循环彩灯控制电路；设计要求是控制3组红、黄、绿彩灯，并且使其循环闪烁，具有较强的动感性、节奏性、规律性。我设计的循环彩灯的闪烁情况有八种，首先是三种颜色灯依次亮，接着是其中的两种颜色的灯两两亮，然后是三种颜色的灯一起亮；最后是三种颜色的灯全不亮。
本次课设既有优点也有缺点，优点是将彩灯设计的层次有序并且能按照要求将彩灯设计的有足够的节奏感及动感；缺点是在设计的过程中时间与准备不协调，没有达到预想的效果。但总体上海令人满意。
参考文献
[1]杨宝清.宋文贵.实用电路手册.机械工业出版社
[2]阎石，数字电子技术基础.第五版.高等教育出版社.
[3]鲁宝春.王景利.刘毅.关维国.电子技术基础实验.东北大学出版社， 152-156.
[4]潘松.黄继业.EDA技术实用教程.科学技术出版社，2002.
[5]莫太平.蒋艳红. EDA技术在“数字逻辑”课程触发器教学中的应用.桂林电子科技大学学报，2007（4）.