彩灯控制器的设计_8路彩灯循环控制电路

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。

2. 设计框图

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）：

提高版本（JK实现）：

5. PCB布板（部分）


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。