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基于TTL電路的LED可調彩燈控制器設計

發布時間:2011-5-21 22:39    發布者:Liming
關鍵詞: LED , TTL , 可調彩燈控制器
  引言
  LED彩燈低耗節能、燈光色彩豐富,造價低廉,因而在日常生活、生產中,得到了廣泛的應用。目前市場上銷售的全硬件LED彩燈控制器大多數頻率不可調,導致閃亮模式單一、選擇性差。嵌入單片機的彩燈控制器,雖然可以通過修改程序來調整頻率,但一般用戶往往很難做到,從某種程度上說這也是一種頻率單一的彩燈控制器。為此有必要對現有控制電路進行改進,在電路的設計上實現了檔位控制和檔位自動顯示;通過可調定時器產生10組時鐘振蕩脈沖送入觸發器DM74LS74AN;再由觸發器74LS74實現四分頻控制彩燈閃爍頻率;實際組裝電路調試結果表明,控制電路能對彩燈閃爍頻率進行10組控制,進一步增強動態效果;提高了彩燈控制性能、制作簡單、操作方便。
  1 LED彩燈控制器的基本結構

                              
  LED彩燈控制器的基本結構如圖1所示,主要由檔位控制器、可調定時器、檔位顯示、分頻器、彩燈電路等組成,檔位控制器設有按鈕開關,共有0~9檔可供選擇,且可不斷循環;檔位顯示電路由數據選擇器SN74LS247N和七段LED數碼管組成,能監控、顯示按鈕開關動作;可調定時器選用多諧振蕩器實現,可提供10組定時控制,分頻器采用雙D觸發器74L574,進行二分頻和四分頻;彩燈電路選擇不同顏色發光二極組合。
  2 控制器設計
  整個電路主要由檔位控制、定時、檔位顯示、分頻、彩燈等電路組成,電路設計如圖2所示。
           

  2.1 檔位控制設計
  檔位控制主要由同步4位向上計數器DM74LS190N和按鈕開關構成,DM74LS190N的LD端接高電平,EN和D/U端接低電平,計數輸入端1、9、10、15腳接地,CLK時鐘信號端作為按鈕開關SW輸入,QD~QA輸出端,CLK端接按鈕時鐘脈沖,對時鐘脈沖上升沿進行加法計數,每按一次SW按鈕,產生一個高電平的時鐘脈沖,QD~QA輸出相應的“0”至“9”遞增可循環BCD碼,該BCD碼送至SN74LS247N的A2~A0預置端和HCC4067 BF,按鈕開關每按一次,QC~QA輸出一個信號,共有0~9檔可供選擇,且不斷循環,LED數碼管自動顯示檔位情況。
  2.2 可調定時器設計
  可調定時器主要由多諧振蕩電路和16通道多路復用器HCCA067BF組成,UA、UB構成多諧振蕩器,振蕩周期T=2.2C1Rn(n=2~11)。多諧振蕩脈沖經U8C反相緩沖后作為時鐘脈沖送至DM74LS74AN的CLK端,16多路選擇開關的A、B、C、D分別與SN74LS247N的A0~A3端及DM74LS190N的QA~QD端相連,INH和GND接地,I01~I09分別與電阻R2~R1連接,二進制信號中選擇0~9通道被打開“ON”和連接的輸入輸出,當DM74LS190 N上的按鈕開關第一次按下時,QD~QA輸出信號0000,0000經DM74LS74AN譯碼后在數碼管宣示0,與此同時HCC4067BF的A、B、C、D接收到信號0000后,接通100端口,多諧振蕩器工作,產生1個周期T=2.2C1R2振蕩脈沖,此脈沖經U8C反相緩沖后送至DM74LS74AN的CLK端作為時鐘脈沖信號,當DM74LS190N上的按鈕開關第二次按下時,數碼管顯示1,多諧振蕩器產生另一個周期為T=2.2C1R3振蕩脈沖;如此類推,可產生10組時鐘振蕩脈沖送入DM74LS74AN,共有10檔可調。
  2.3 檔位顯示設計
  檔位顯示電路主要由譯碼器SN74LS247N和七段LED數碼管HDSP-511E組成,SN74LS247N的LT、RBI、BI/RB0端接電源,譯碼輸入A0~A3接DM74LS190N的QA~QD,譯碼輸出a~g為低電平有效;HDSP-511E為共陽極,當DM74LS190N上的按鈕開關動作,A0~A3接收DM74LS190N的輸出信號,譯碼輸出后送LED數碼管顯示,這樣顯示電路就能監控按鈕開關的檔位情況。

  2.4 分頻器設計
  分頻器采用雙D觸發器74LS74組成,D觸發器的狀態方程為
                                                                   

  其輸出狀態的更新發生在CP脈沖的上升沿,故又稱為上升沿觸發的邊沿觸發器,觸發器的狀態只取決于時鐘到來前的D端狀態,廣泛應用于分頻和波形產生。每當CP1端輸入兩個時鐘脈沖Q1端就產生一個時鐘脈沖,從而實現了二分頻,從Q1端輸出的時鐘脈沖送USB的CP2,Q2端輸出的頻率就是USA的3腳輸出的時鐘脈沖信號即CP1的1/4,從而實現了四分頻。
  2.5 彩燈電路設計
  彩燈電路主要由三極管、二極管、電阻等組成,在設計三極管發射極接地,集電極與二極管相接,在實際使用中選用多個不同顏色二極管并聯。當USA的3腳輸出的時鐘脈沖為低電平時,發光二極管V1正向導通發光,3腳輸出的時鐘脈沖為高電平時,V1反向截止而熄滅,而V3、V5因Q、輸出的總是一個為高電平“1”,一個為低電平“0”,因而,交替發光閃爍,V3,V5的閃爍頻率為V1閃爍頻率的二分之一,即為二分頻,因為Q2端輸出頻率為CP1的1/4,所以V7、V9的閃爍頻率又為V3、V5閃爍頻率的二分之一,實現了四分頻。二分頻、四分頻的二極管的閃爍周期見下表。

                           
  3 電路調試
  主要做好檔位控制電路、彩燈電路調試,在檔位控制電路中按鈕開關每按一次,LED數碼管自動顯示檔位情況,觀察看是否顯示0~9,當按到第十一次時,應該重新從0開始,且不斷循環;在彩燈電路調試方面,一是看二極管能否正常發光,其次,觀察V3、V5和V7、V9應為交替發光閃爍,再次,觀察V3、V5的閃爍頻率應為V1閃爍頻率的二分之一,V7、V9的閃爍頻率又為V5、V7閃爍頻率的二分之一。
  4 可調彩燈控制器應用
  此電路非常適合于音樂會、舞臺、舞廳、婚慶、舞臺、節日背景布置,可用在賓館、酒樓、櫥窗、店鋪等各種場所。很多商店的門面或柜臺都裝有普通彩色燈泡做為裝飾,這種彩色燈泡耗電量大,又不能引起行人的注意,改用耗電微小的LED發光二極管彩燈,不但能節省大量的電費,再配上10檔可調控制帶來動感變幻效果,能把店面裝飾得更加絢麗多姿,在家庭音箱裝上本控制器作用下的發光二極管,可根據需要選擇不同變化模式,動感魅力無窮、增添生活情趣。
  5 結束語
  基于TTL電路的LED可調彩燈控制器,電路主要由時間振蕩電路和16通道多路復用器組成可調定時器,D觸發器為分頻器;譯碼器和數碼管為監測顯示電路;計數器和按鈕開關作為手動檔位控制開關。
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