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注：1、此表一组一表二份，课程设计小组组长一份；任课教师授课时自带一份备查。
彩灯控制器在我门日常生活中有重要的运用，如广告牌的设计和节日彩灯的设计都能运用到它
的原理。本次设计的四花样彩灯控制器是其中较简单的，但这是进行复杂设计的基础。
现四花样入手推导出要使用的芯片。可通过八位右移寄存器74LS164实现八个彩
灯的向右移动，从它的右移输入端输入四种码来实现它的四种花样。根据四种花样确定这四种码，
74LS04产生。要实现彩灯的自动转换，把四种码输入四选一数据选择器74LS153
的四个输入端，它的地址输入端接双D触发器74LS74的两个输出端，74LS74可
产生四种循环的状态，以此来实现彩灯的自动转换。时钟信号由两个555产生，一
74LS164,另一个产生周期为秒的脉冲控制双D触发器。当彩灯完成一种花样时，双D触发器输出
状态改变，数据选择器选择另一种码输出，彩灯变为下一种花样，直到完成四种花样再循环变化。
经实验验证，所设计的四花样彩器能完成四花样变换，每一种花样循环两次,四种花样不断循
彩灯控制器很有广泛的运用，如：LED彩灯，音乐彩灯控制器，二维彩灯控制器等等，现简
随着我们正常的生活环境的不断改善和美化，在许多场合能够正常的看到彩色霓虹灯。LED彩灯由于其丰富的
灯光色彩，低廉的造价和控制简单等特点而得到了广泛的应用，用彩灯来装饰街道和城市建筑物已经
灯控制器大多数用全硬件电路实现，电路结构较为复杂、功能单一，这样一旦制作成品只能按照固定的模式
闪亮，不能根据不同场合、不同时间段的需要来调节亮灯时间、模式、闪烁频率等动态参数。优易LED
全彩灯光控制管理系统由ColorEdit编辑软件、主控器、分控器和LED光源组成，大范围的应用于城市景观、
二维彩灯控制器可控制五路彩灯逐行递增点亮，再逐行递减熄灭。若将少数的彩色灯组合联
接，就能营造出平面上色彩变化的场景，这比通常控制一条线上的色彩流动更为丰富绚丽。控制器采用
数字集成块，外围元器件少、电路结构相对比较简单，只要元器件完好、装接无误，装后无须调试即可一举成功。
音乐彩灯控制器是专用于卡拉ok厅KTV包房的彩灯控制设备，其最大优点是不
与电视音响等设备有任何连接，本设备通过检验测试包房里的环境音频信号强弱来控制通过彩灯的电流大小
(即亮暗程度)来烘托娱乐的兴趣的目的，也就是随着声音的大小而使彩灯闪烁，歌声和彩灯一起跳动，
本课题研究的是四花样彩灯控制器，应用的是数字逻辑电路的有关知识，是进行复杂设计的基础，
把四花样彩灯设计分为几个独立的功能模块进行设计，每一个模块完成特定的功能,再把它们有机
的组织起来构成一个系统完成彩灯控制器的设计。系统可由四个模块组成，它们分别是：四种码产生电
4.时钟电路：由两个555和电阻电容组成，构成两个多谐振荡器，一个周期为
从多谐振荡器出来的脉冲信号分为两路：一路作为计数脉冲送到模十六计数器；另一路做为移位
时钟脉冲加到移位寄存器。调节多谐振荡器的滑动变阻器能改变震荡频率，即改变彩灯移动的速度，
多谐振荡器、双D触发器、数据选择器共同组成一个电子开关。多谐振荡器输出的计数脉冲经双
D触发器两位二进制计数器，在它的两个输出端得到00、01、10、11四种逻辑状态。这四个状态作
为数据选择器的四个数据通道选择信号，对应从模十六计数器输送到数据选择器的QAQBQCQD四
个分频信号。其作用相当于一个受控的一刀四位的机械转换开关。当双D触发器输出为
数据选择器的输出端接移位寄存器的输入端，在时钟脉冲的作用下，数据在移 位寄存器的八位并
行输出端从Q0 到Q7 顺序移动。移动的八位控制信号直接控制发 光二极管的亮灭，就出现了八路四花
要用两个555 产生两个时钟脉冲,一个控制74LS93 组成的模十六计数器和八位 移位寄存器，要
另一个555 产生的矩形脉冲控制彩灯的自动转换，其周期设为模十六计数器的20 倍,改变R1、
根据彩灯要实现的四花样，可确定移位寄存器输出的二进制码，即四种码产生电 路要产生的码，
要实现彩灯四花样的自动转换，就要使四选一数据选择器 74LS153 循环地输出
Z1、Z2、Z3、Z4,也就要使它的地址输入端输入四种状态并循环转变，可用双 D触
设双D触发器的初始状态Q1Q2= 00,由Q1 Q2的状态方程式（3—2）和式（3 —3）
发器的输出端Q1、Q2 控制选择器的地址输入端，使数据选择器自动选择一种 码输出，实现彩灯花样
输出电路由八位移位寄存器74LS164 八个彩灯和八个驱动电阻构成。寄存器的 数据输入端接收
开关电路输出的四种码，这四种码在移位寄存器的八位并行输出端 从QA 向 QH 移动，输出四种彩灯
由表3-4 可看出，输入码中的那位高电平“ 1”从寄存器的输出端QA 经八个移 位脉冲CP 作用后
逐渐到了 QH使输出端所连接的彩灯依次点亮，实现了彩灯依次点 亮的花样。当输入另外的三种码时，
1. 调试使用的主要仪器：数字万用表、直流稳压电源、示波器、函数信号发生 器。
先检查各芯片的电源和地是否接上，检查线路是否连好；前面的检查无问题 后，再根据彩灯的变
化情况，确定可能的原因，分析是哪个功能模块出了问题，用 数字万用表检查各模块的功能，发现并改
原因可能是双D触发器74LS74 不能产生周期性的两位二进制码或是 555 不能产 生触发双D触
发器的CP 脉冲，使双D触发器维持在一种状态。可换一片好的 74LS74 芯片或检查555CP 脉冲产
生电路，看会不会产生周期性的 CP 脉冲，使双D触发器产生 四种循环的状态，彩灯就能四花样变化。
的CP 脉冲是否稳定，看74LS161 是否能计数，即Q、Q、Q、Q是否周期性的高低 电平变化，前面
没问题，再检查与门 74LS08 和非门74LS04 是否能实现它们逻辑功 能。
原因可能是数据选择器输出的两种码之间的间隔大于彩灯每一种状态持续的时 间，使彩灯的一种
花样完成后并没有进入另一种状态，当进入另一种状态时上一种 状态的多余码进入下一个状态，故出现
冲，即改变多谐振荡器的电阻，使得一种花样完成后，数据选择器地址输入端状态 改变，正好选择另一
本次所设计的是花样彩灯控制器，该控制器的设计主要结合了大二所学的低 频电子线路及脉冲
课程设计这门课需要严谨的科学态度和完整的设计思维和方法。设计电路关键 在于对设计要求的
理解分析以及对基本电路相关知识的熟练掌握。设计电路时，将 总体的功能分成若干个部分来实现，是
简化电路设计思路的很好方法；且搞清各个 模块的功能与实现要求操作的具体方法，对电路故障的检查
通过这次设计，学到了很多东西，如查找资料，设计比较，从各种图中提取所 需。焊接时出学到
了好多，如如何在一定大小的板子上正确摆放好芯片，如何布线 等等，调试时也是，知道了用工具如万
本次课设算是成功的，让作者学到很多，包括焊接技术。也吸取了很多教训。 真正提高了动手能
花样彩灯控制器的设计是对数字电路逻辑设计知识的实践运用，加深了对知识 的理解。
[4] 《中国集成电路大全》编写委员会•中国集成电路大全《TTL 集成电路》.
[5] 陈先龙. 电子技术基础实验 . 北京: 国防工业出版社 ,2006
[6] 宋万年. 模拟数字电路实验 . 上海: 复旦大学出版社 ,2004
[7] 温飞兵. 电子技术实践教程 . 湖南: 长沙国防科技大学 ,2003
