八路彩灯控制

哈尔滨工业大学华德应用技术学院课程设计

方向控制 D3、D4、D5 双 向 移 存 时钟 D5、D6 器 驱动VT1 发光二极管 驱动VT2 发光二极管 驱动VT3 驱动VT4 驱动VT5 驱动VT6 驱动VT7 驱动VT8 发光二极管 发光二极管 发光二极管 发光二极管 发光二极管 发光二极管 +6V电源 预置数控制 S1、S2、SB T、UR、IC3

图2-2 电路方框图

5

哈尔滨工业大学华德应用技术学院课程设计

第三章 电路的设计、组装及调试

3.1电路功能结构组成

整机电路包括以下功能单元：整机的核心是CD40194级联组成的8位双向移位寄存器，控制8路彩灯按一定规律闪亮。 （1）S1、S2、SB组成的预置数控制电路，它控制8位移位寄存器的初始状态，即8路彩灯的起始状态。

（2）D5、D6等组成时钟振荡器，它为寄存器提供时钟脉冲。

3.1.1 元件的主要参数和引脚图

CD4069逻辑功能及引脚如图所示，它是一种高输入阻抗器件，容易受外界干扰造成逻辑混乱或出现感应静电而击穿场效应管的栅极。虽然器件内部输入端设置了保护电路，但它们吸收瞬变能量有限，过大的瞬变信号和过高的静电电压将使保护电路失去作用，因此，CD4069中未使用的非门的输入端{脚均接地，以作保护。

图3-1 CD4069引脚图

CD4071是一种正逻辑或门功能，它的引脚功能如图所示，在本电路中，主要用了四个或门中的两个，以实现本电路多要达到的要求。

6

哈尔滨工业大学华德应用技术学院课程设计

表3-1 CD4071引脚功能

1A 2A 3A 4A VDD 数据输入端 数据输入端 数据输入端 数据输入端 正电源 1B 2B 3B 4B VSS 数据输入端 数据输入端 数据输入端 数据输入端 地

1Y 2Y 3Y 4Y - 数据输出端 数据输出端 数据输出端 数据输出端 -

图3-2 CD4071 引脚图

3.2 整机简要工作原理

IC1和IC2级联组成8位双向移位寄存器，在D5、D6产生的时钟脉冲CP的作用下循环移位运动，如图3所示，双向移位寄存器的8个输出端Q1- Q8分别经晶体管VT1～VT8控制8个发光二极管H1～H8。当某Q端为“1”时，与该端对应的VT接通相应的彩灯H的电源，使其点亮。当某Q端为“0”时，对应的VT截止切断相应彩灯H的电源而熄灭。由于Q1～Q8的状态在CP作用下不停地移位，所以点亮的彩灯便在H1～H8中循环流动起来

灯的初始状态由S1和S2预置，预置好后按一下SB将预置数输入，其输入端Q1～Q8的状态（也就是彩灯H1- H8点亮的工作情况）而等于预置数，而后在CP的作用下移动。彩灯移动的方向由S3控制，也可以选择“左移”、“右移”或“左右交替”。

7

哈尔滨工业大学华德应用技术学院课程设计

3.3门电路多谐振荡器

多谐振荡电路不仅可以由晶体管或NE555时基电路组成，而且也可以用两个CMOS门电路组成（如图3-3），CMOS门电路输入高电阻抗高、更容易获得较大的时间常数，尤其适用于低频时钟振荡电路，在图中所示中，D5、D6等组成多谐振荡器，产生秒信号脉冲，振荡周期T=0.15～0.67s（R调节），如下图所示，当B点由“0”变为“1”时，由于电容器C3、C4（两个电解电容反极性相接构成一个无极性大电容）的两端电压不能突变，C点也为“1”，普通使D5输入端为“1”，随着C1、C2的充放电，C点电位逐渐下降，当降至CMOS门电路的阈值（约3V）此循环形成振荡，振荡周期T=2.2（RB+RP）*C=SRA,R20是补偿电阻，可提高振荡频率的稳定度。

图3-3 多谐振荡电路

3.4 控制电路

控制电路包括预置电路、移动方向控制电路和移动速度控制电路等。

3.4.1 预置数的控制

预置数控制电路由两个四位地址开关S1、S2和按钮开关SB组成，用于设置移位寄存器的初始状态，即彩灯的起始状态。每个地址开关中包含四个开关附录1所示电路图中的接法，开关闭合时为“1”，开关断开时为“0”，可根据要求设置。移位寄存器

8