彩灯控制电路设计 -- 流水灯双花型（附Multisim）

一、实验任务及要求

设计要求

设计一个彩灯控制逻辑电路，要求显示2种不同的花型：

花型1：10路彩灯按照L0、L1…..L9的顺序依次点亮至全亮，再按照L9、L8…..L0的顺序依次熄灭至全灭，间隔时间为1S。

花型2：10路彩灯按照L0L1亮、L1L2亮、L2L3亮、…L8L9亮、L9L0亮的顺序轮流点亮，间隔时间为1S。控制电路设有启动、复位按钮。按下启动按钮，进入花型1、花型2并反复循环运行；任何时候按下复位按钮，全部灯灭。同时控制电路设有一个数码管用来显示正在运行的花型的序号。

二、思考题

1. 设计过程中遇到过哪些问题？是如何解决的？

2. 按实验任务要求设计电路，画出完整的逻辑电路图。

三、流水灯双花型设计与分析

实验电路仿真如下

（1）此实验用到的芯片有74LS194N移位寄存器和74160N计数器。

（2）计数器是从0000到0100计数，计数信号根据移位寄存器输出端信号来进行相应的翻转。0000和0001属于第一花型，即实现10路彩灯按照L0、L1…..L9的顺序依次点亮至全亮，再按照L9、L8…..L0的顺序依次熄灭至全灭，间隔时间为1S。0010和0011属于第二花型，10路彩灯按照L0L1亮、L1L2亮、L2L3亮、…L8L9亮、L9L0亮的顺序轮流点亮，间隔时间为1S。

（3）当左端计数器为0000时，下面三个移位寄存器实现右移，右移输入1，实现逐渐亮灯。当左端计数器为0001时，下面三个移位寄存器实现左移，左移输入0，实现逐渐灭灯。当左端计数器为0010时，下面三个移位寄存器实现右移，右移输入1，亮第一盏灯。当左端计数器为0011时，下面三个移位寄存器实现右移，右移输入1，实现两灯两灯亮。

（4）计数器信号来临（用到计数器保持ENP端）。最后一盏灯亮时0000计数器信号翻转，产生一个脉冲信号给ENP端，使其不保持（即计数）。第一盏灯亮时0001计数器信号翻转，再次产生一个脉冲信号给ENP端。第一盏灯亮时0010计数器信号翻转，再次产生一个脉冲信号给ENP端。移位寄存器第11位为1时0011计数器信号翻转，产生一个脉冲信号给ENP端。

（5） 0100为循环信号，即异步清零。另外异步清零也受启动开关的影响，故将0100端跟启动开关与后才接到异步清零端。

（6）数码管。左端数码管只是简单的计秒用，清零受开关和ENP端信号的影响；右端数码管为显示当前的花型。

（7）开关。A开关主要实现对时钟的控制和灭灯功能，B开关为选择花型2，上接为花型二循环（利用load置数端），再按回原位为继续进入花型一、花型二循环亮灯。故功能实现完毕。

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