讓人眼花繚亂的廣告彩燈隨處可見，它將城市的夜晚裝扮的美麗迷人，商家已無法離開廣告彩燈這一非常有效的宣傳武器。利用價格低廉的普通集成芯片便可實(shí)現(xiàn)對多種花樣的廣告彩燈控制。本文利用最常用的555定時器及74LS系列器件設(shè)計8路彩燈控制電路，并基于Multis-im軟件對設(shè)計電路進(jìn)行了仿真驗(yàn)證，基于protel99設(shè)計了8路彩燈控制電路的PCB電路，實(shí)現(xiàn)了8路彩燈控制。
1 系統(tǒng)設(shè)計
1．1 系統(tǒng)功能
8路彩燈控制系統(tǒng)框圖如圖1所示。由時鐘產(chǎn)生電路產(chǎn)生頻率約為1 Hz的時鐘信號，以時鐘產(chǎn)生電路的輸出信號作為地址生成器的CP脈沖，控制地址生成器產(chǎn)生自動加1且循環(huán)變化的地址信號。地址生成器生成的地址控制時分電子開關(guān)分時通斷，控制8路彩燈分時依次點(diǎn)亮，每燈持續(xù)點(diǎn)亮1 s，每8 s循環(huán)一次。廣告彩燈的視覺效果受時分開關(guān)通斷周期控制，而系統(tǒng)中時分開關(guān)的通斷周期完全由時鐘產(chǎn)生電路控制。
1．2 芯片功能介紹
1)555定時器 555定時器是8引腳集成器件，其工作原理為：輸出電壓只有兩種狀態(tài)：高電平、低電平。在555定時器的復(fù)位端R端為低電平的條件下，無論閥值輸入端TH和觸發(fā)輸入端取何值，輸出端0UT輸出低電平，且放電端口D與地接通。當(dāng)復(fù)位端R為高電平時，如果閥值電壓TH>2Vcc／3，且觸發(fā)電壓，輸出端OUT輸出低電平，且放電端口D與地接通；如果閥值電壓TH<2Vcc／3，且觸發(fā)電壓，輸出端0UT和放電端口D保持原狀態(tài)不變：只要觸發(fā)電壓時，輸出端0UT輸出高電平，且放電端口D與地斷開。
2)16進(jìn)制計數(shù)器74LS161 74LSl61是16引腳器件，其功能為：74LS16l具有清零，計數(shù)，置數(shù)功能，當(dāng)清零端為低電平時，輸出端Q0，Q1，Q2，Q3輸出低電平；當(dāng)清零端為高電平，且置數(shù)端為低電平時，在CP脈沖的上升沿到來時，完成置數(shù)功能，即Q0=D0，Q1=D1，Q2=D2，Q3=D3。當(dāng)清零端、置數(shù)端，使能端CTP，CTT均為高電平時，完成對CP脈沖的計數(shù)功能。
3)3線-8線譯碼器74LSl38 74LSl38是16引腳集成器件，其功能為：當(dāng)使能端G1為高電平，為低電平時，74LS138具有譯碼功能，此時，當(dāng)輸入端C、B、A的輸入信號由000依次變到111時，輸出端Y0、Y1、Y2、Y3、Y4、Y5、Y6、Y7輸出中的低電平從Y0依次移至Y7。
1．3 電路設(shè)計與仿真
1)彩燈電路設(shè)計 彩燈電路采用彩色發(fā)光二極管和1 kΩ的限流電阻組成，共8路?？紤]到時分電子開關(guān)電路的實(shí)現(xiàn)特點(diǎn)，將8路發(fā)光二極管電路設(shè)計成共陽極連接方式，即8個發(fā)光二極管的陽極共同連接在5 V的直流電壓源上。陰極分別通過電阻與8路時分電子開關(guān)連接，由時分電子開關(guān)控制8路彩燈輪流通斷。彩燈電路如圖2中標(biāo)識所示。
2)時分電子開關(guān)設(shè)計 在系統(tǒng)中，時分電子開關(guān)的功能是自動控制8路彩燈電路輪流接通電源。利用74LSl38的譯碼特性，只要能使其輸入地址CBA周期性地由000→00l→001→010→011→100→101→110→111變化，74LSl38就可以完成系統(tǒng)所需的時分電子開關(guān)功能。設(shè)計的時分電子開關(guān)電路如圖2中的標(biāo)識所示，8路開關(guān)接通的時序如圖3所示。
3)地址生成器設(shè)計 地址生成器的功能是自動生成周期性自動加l變化的地址，控制時分電子開關(guān)電路按照系統(tǒng)要求依次輪流通斷。采用74LSl61，設(shè)計16進(jìn)制計數(shù)，其輸出信號能周期性的自動加1變化，利用其第3位輸出為時分電子開關(guān)提供變化的地址。地址生成器電路如圖2中標(biāo)識所示，其低三位輸出信號波形如圖3所示。
4)時鐘生成器設(shè)計 時鐘生成器電路為系統(tǒng)提供時鐘信號，即為地址生成器提供時鐘脈沖，它控制整個系統(tǒng)的節(jié)奏，控制彩燈的循環(huán)速度。由于系統(tǒng)工作對時鐘頻率穩(wěn)定度要求不高，故采用555定時器設(shè)計的多諧振蕩器即可滿足系統(tǒng)時鐘要求，考慮到廣告彩燈的視覺效果要求，時鐘生成振蕩器的振蕩頻率設(shè)計為1 Hz。時鐘生成器電路如圖2中標(biāo)識所示。
2 電路仿真
設(shè)計的花樣廣告燈電路如圖2所示。時鐘生成器、地址生成器和時分電子開關(guān)電路的輸出端接邏輯分析儀，對電路仿真結(jié)果如圖4所示(為了快速方便的仿真，圖4是在系統(tǒng)時鐘頻率為10 Hz的條件下的仿真結(jié)果，不影響對系統(tǒng)功能的驗(yàn)證)。由仿真波形可見，在時鐘生成器輸出信號每個脈沖的上升沿處，地址生成器輸出地址發(fā)生一次變化，同時，時分電子開關(guān)有一路接通；在時鐘脈沖的作用下，地址生成器的輸出波形周期性的從000→001→010→011→100→10l→110→111，而時分電子開關(guān)接通(低電平)的順序?yàn)閅0→Y1→Y2→Y3→Y4→Y5→Y6→Y7，仿真結(jié)果與理論分析結(jié)果及系統(tǒng)功能要求完全一致。
3 PCB電路設(shè)計及電路組裝
完成電路設(shè)計，并通過仿真驗(yàn)證電路功能正確無誤后，基于Protel99設(shè)計印制電路，如圖5所示。通過組裝調(diào)試，電路功能完全正常。
4 結(jié)論
采用通用、簡單的集成電路和極少的元件實(shí)現(xiàn)了8路彩燈控制電路，具有電路簡單，所用器件廉價且易購買，廣告彩燈的視覺效果可通過彩燈擺放來調(diào)整，彩燈閃爍的速度可通過改變圖2中電阻R1，R2和電容C1參數(shù)的大小來調(diào)整等特點(diǎn)，但彩燈變化花樣簡單，無法滿足彩燈花樣豐富多彩的要求，如要求彩燈變化多樣，用簡單的集成器件實(shí)現(xiàn)會使電路非常復(fù)雜，可基于單片機(jī)控制來實(shí)現(xiàn)。
下載文檔
