基于数字电路的多路彩灯控制器

尚高阳

摘要：为了设计一种具有三种花色显示的8路彩灯控制器，本文选用NE555来产生可调的时钟信号，利用时序器件计数器LS161来对节拍进行计数。利用两个计数器来设置一个24进制的计数循环单元，这样的话可以控制三种花色，每种花色8个节拍。然后根据计数器的时序输出来控制四位移位寄存器LS194来实现三种花色。通过列出24个节拍中8个LED灯的真值表并结合移位寄存器的移位端口和串行输入端口来控制花色的显示，然后将计数器的时序输出和移位寄存器的移位端口和串行输入端口相结合，找出之间的逻辑关系，通过与非门和非门进行连接，即可实现所设计花色的显示。

关键词：多路彩灯；时序；控制

1、设计思路

要设计8路彩灯，需要有8个端口来控制这8个灯，所以可以用两个4位移位寄存器来实现花色的转变，移位寄存器的输入端需要和计数器的输出建立联系，本设计一共有24个节拍然后不断循环，所以将两个计数器一个设计成8进制，一个设计成3进制，这样的话就可以24个节拍相互循环。通过每个节拍时计数器的输出状态和移位寄存器的输入建立联系，通过真值表写出逻辑表达式进行电路连接就可以实现24个节拍的8路彩灯设计。

彩灯控制器是以高低电平来控制彩灯的亮与灭。如果一某种节拍按一定的规律改变彩灯的输入电平值，控制彩灯的亮与灭，即可按预定规律显示一定的花型。因此彩灯控制电路需要一个能够按一定规律输入不同高低电平编码发生器所要求的时序信号和控制信号。综上所述，彩灯控制器应由定时电路、控制电路、编码发生器电路以及驱动电路组成。

2、构成模块

2.1振荡电路

主要用来产生时间基准信号（脉冲信号）。因为循环彩灯对频率的要求不高，只要能产生高低电平就可以了，且脉冲信号的频率可调，所以采用555定时器组成的振荡器，其输出的脉冲作为下一级的时钟信号。

2.2时序电路

定时电路产生定时脉冲节拍，用以控制194和161芯片，使其产生花型，其中振荡器采用简单易行的555振荡器来实现。用2片194芯片分别产生三种不同花型，用2片161芯片控制三种不同花型之间的切换。

计数器是用来累计和寄存输入脉冲个数的时序逻辑部件。在此电路中采用三进制计数和十进制计数器，它是一种用途非常广泛的电路。为了产生每24个节拍循环一次的设计；将一个三进制计数器和一个八进制计数器进行级联这样就可以每24个节拍循环一次了。并且可以根据计数器的输出来对应自己的想要的花色来写逻辑表达式；并最后转化为相应的电路来进行实现设计。综合电路图如图1所示

图1

2.3显示电路

主要由发光二极管组成。当CD4017的输出端依次输出高电平时,驱动发光二极管也依次点亮，产生一种流动变化的效果。发光二极管要求驱动电压小一点，一般在1.66v左右，电流在5mA左右。彩灯的循环速度由脉冲源频率决定。R、C构成微分电路，用于上电复位。如有兴趣也可以把发光二极管换成各种颜色的彩灯，这样循环起来就更加好看了。

3、显示效果

显示的整体效果如下图所示

4.结论与思考

为了设计一个花色可以根据自己来设计的多路彩灯，最重要的就是找到控制节拍数的计数器的输出和控制灯的输出的移位寄存器之间的关系，然后根据之间的真值表来写出来逻辑表达式进而转换成电路来达到预期的效果。

参考文献

[1]徐雯娟、张开洪、李伟、郑博仁、李星星.《电子技术实践》[R]多路彩灯控制器P44

[2]阎石.《数字电子技术基础》（第六版）[M].高等教育出版社.2014.P155

作者简介：尚高阳，男，汉族，现就读于重庆市交通大学电子信息类。