彩灯流水电路的设计
流水彩灯课程设计
流水彩灯课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解流水彩灯的基本原理，掌握电路连接方式，了解彩灯色彩变化与电路设计的关系。
2. 学生能运用所学的物理知识与美术技巧，设计并制作出独特的流水彩灯作品。
技能目标：1. 学生能够运用绘图工具和手工制作技巧，完成流水彩灯的设计与制作。
2. 学生能够通过小组合作，学会沟通、协调、分工与协作，提高团队协作能力。
情感态度价值观目标：1. 学生在创作过程中，培养对美的感知和审美情趣，激发创新思维和创造力。
2. 学生通过流水彩灯的制作，体验传统文化与现代科技的结合，增强民族自豪感。
3. 学生在小组合作中，学会尊重他人，培养团队精神和责任感。
课程性质：本课程为综合实践活动课程，结合物理、美术、传统文化等多学科知识，注重培养学生的动手能力、创新意识和团队协作精神。
学生特点：五年级学生对新鲜事物充满好奇，具备一定的手工制作能力和创新思维，但合作意识与沟通能力有待提高。
教学要求：教师应注重引导学生将理论知识与实践操作相结合，鼓励学生创新设计，关注学生在合作过程中的沟通与协作，提高学生的综合素养。
通过课程目标的分解，使学生在完成具体学习成果的过程中，达到课程目标的预期效果。
二、教学内容1. 彩灯原理与电路设计：- 彩灯的基本原理与电路连接方式（教材第四章第三节）- 电路设计中的串联与并联知识（教材第四章第四节）- 彩灯颜色变化与电阻的关系（教材第四章第五节）2. 彩灯制作与美术技巧：- 彩灯设计草图绘制（教材第三章第二节）- 彩灯材料选择与加工（教材第三章第三节）- 彩灯装饰技巧与色彩搭配（教材第三章第四节）3. 小组合作与团队协作：- 小组分工与协作方法（教材第五章第二节）- 沟通技巧与团队协调（教材第五章第三节）- 团队成果展示与评价（教材第五章第四节）4. 实践活动与综合应用：- 彩灯制作实践操作（结合教材第四章、第三章内容）- 创新设计与应用（教材第六章第一节）- 传统文化与现代科技相结合（教材第六章第二节）教学内容安排与进度：第一课时：学习彩灯原理与电路设计，进行电路实验，理解彩灯的基本原理。
流水彩灯的设计与制作
2.石英晶体多谐振荡器
1）
串联式振荡器
2）并联式振荡器来自四、施密特触发器施密特触发器具有回差电压特性，能将边沿变化缓慢的电压 波形整形为边沿陡峭的矩形脉冲，成为适合于数字电路需要的脉 冲，而且由于具有滞回特性，所以抗干扰能力也很强。施密特触 发器在脉冲的产生和整形电路中应用很广。
1
无触发信号输入时电路工作在稳定状态
2
vI下降沿触发
3
暂稳态的维持时间
4
自动返回（暂稳态结束）时间
5
恢复过程
1
输出脉冲宽度tW
2
恢复时间tre
3
最高工作频率fmax
（二）主要参数估算
三、多谐振荡器
1.电路组成
（一）用555定时器构成的多谐振荡器
2.主要参数的估算
（1）
电容充电时间T1
（2） （3）
（二）工作原理
二、单稳态触发器
单稳态触发器具有下列特点：第一，它有一个稳定状态和一 个暂稳状态；第二，在外来触发脉冲作用下，能够由稳定状态翻 转到暂稳状态；第三，暂稳状态维持一段时间后，将自动返回到 稳定状态。暂稳态时间的长短，与触发脉冲无关，仅决定于电路 本身的参数。
（一）电路组成及工作原理
流水彩灯的设计 与制作
了解555定时器的逻辑功能； 了解单稳态触发器、多谐振荡器、施密特触发器的 工作原理。
掌握555定时器的仿真测试； 掌握555定时器的简单应用； 能使用仿真软件进行555应用电路的设计。
流水彩灯的设计要求完成的技术指标如下。 （1）彩灯能够自动循环点亮。 （2）彩灯循环显示且频率快慢可调。 （3）该控制电路具有8路以上输出。 流水彩灯控制电路主要由三部分组成，其整体框图如图9-1所示。
彩灯循环电路设计说明
目录摘要 (Ⅰ)1 理论知识准备 (1)2 方案论证 (2)2.1 备选方案 (2)2.2 方案选择 (5)3 电路设计 (7)3.1 选择器件 (7)3.1.1 555定时器 (7)3.1.2 74LS194移位寄存器 (8)3.2 功能模块 (10)3.2.1 时钟脉冲产生电路 (10)3.2.2 彩灯维持电路 (12)3.2.3 显示电路 (14)4 电路调试 (15)4.1 总体电路仿真 (15)4.2 电路布线 (16)4.3 电路调试结果 (17)心得体会 (18)参考文献 (19)1 理论知识准备本次做的彩灯循环控制其实也可以看成是不是用单片机而实现的流水灯电路，流水灯是一串按一定的规律像流水一样连续闪亮。
流水灯控制是可编程控制器的一个应用，其控制思想在工业控制技术领域也同样适用。
循环彩灯控制可用多种方法实现，但对现代可编程控制器而言，利用移位寄存器实现最为便利。
通常用左移寄存器实现灯的单方向移动；用双向移位寄存器实现灯的双向移动。
控制程序中，关键在于数据移位方向的控制。
单方向控制的流水灯，使用左移寄存器可容易地实现。
如果流水灯的点亮顺序是双向的，则使用双向移位寄存器进行控制。
由于本次设计只是设计了单向的彩灯循环电路，所以彩灯控制电路由三个模块构成，显示电路﹑秒脉冲电路和维持电路。
秒脉冲电路全程为电路提供矩形波信号使彩灯定时发亮；显示电路为维持电路提供电源：维持电路在显示电路部分提供电源的情况下为电路提供一段较长的高电平，使彩灯在全部变亮后保持一段时间。
同时结合显示电路部分所带元件（主要是74LS194）的性质，使彩灯从右到左依次由暗变亮，亮后维持一段时间，然后熄灭，并且不断重复。
由于本次设计并不是很复杂，所以本设计只采用数字集成电路的555定时器和移位寄存器，产生相应的控制信号，从而控制彩灯的闪烁。
数据选择器的输出端接移位寄存器的输入端，在时钟脉冲的作用下，数据在移位寄存器的八位并行输出端从Q0到Q7顺序移动。
16路流水彩灯课程设计
16路流水彩灯课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解并掌握16路流水彩灯电路原理，包括电路组成、工作流程等。
2. 学生能运用所学的电子元件知识，正确识别并使用电阻、电容、二极管等元器件。
3. 学生能运用串并联电路知识，设计并搭建16路流水彩灯电路。
技能目标：1. 学生能够独立完成16路流水彩灯电路的搭建，提高动手实践能力。
2. 学生能够通过调整电路参数，实现流水彩灯的不同变化效果，培养创新思维和问题解决能力。
情感态度价值观目标：1. 学生在课程学习中，培养对电子技术的兴趣和热情，提高学习积极性。
2. 学生通过小组合作完成项目，培养团队协作精神，增强沟通与表达能力。
3. 学生能够关注电子技术在日常生活中的应用，认识到科技与生活的紧密联系，提高社会责任感。
课程性质：本课程为电子技术实践课程，注重理论联系实际，培养学生的动手能力和创新意识。
学生特点：六年级学生具备一定的电子元件知识和电路原理基础，好奇心强，喜欢动手实践。
教学要求：教师应引导学生主动探究，注重培养学生的实际操作能力和问题解决能力，使学生在实践中掌握电子技术知识。
教学过程中，关注学生的个体差异，给予个性化指导。
通过课程目标的分解，确保学生能够达到预期学习成果，为后续教学设计和评估提供依据。
二、教学内容本课程依据课程目标，结合教材内容，组织以下教学大纲：1. 电子元件知识回顾：复习电阻、电容、二极管等常用电子元件的原理与功能，为搭建16路流水彩灯电路打下基础。
2. 电路原理学习：讲解串并联电路的特点，引导学生理解16路流水彩灯电路的工作原理。
- 并联电路的电压、电流特点- 串并联电路在流水彩灯中的应用3. 流水彩灯电路设计：教授如何设计并搭建16路流水彩灯电路。
- 电路图绘制- 电子元件选型- 电路搭建方法4. 实践操作：学生分组进行16路流水彩灯电路的搭建与调试。
- 搭建电路- 调试电路，实现流水彩灯效果- 优化电路，调整变化效果5. 总结与展示：各小组展示搭建的流水彩灯，分享经验与收获。
流水灯课程设计报告
摘要流水彩灯控制器在我门日常生活中有重要的运用，如广告牌的设计和节日彩灯的设计都能运用到它的原理。
本次设计的流水彩灯控制器是其中较简单的，但这是进行复杂设计的基础。
本次课程设计要设计一个流水彩灯控制器〔用8只发光二极管显示，至少三种工作方式〕。
首先要分析设计要求，从要实现至少三种工作方式入手推导出要使用的芯片。
可通过八位右移寄存器74LS164实现八个彩灯的向右移动，从它的右移输入端控制来实现它的流水彩灯的变化。
要控制流水彩灯的变化，可通过一个八位拨码开关，八选一数据选择器74LS151，模十六加法计数器74LS161来实现。
时钟信号由一个555产生，产生周期可由一个滑动变阻器控制。
而彩灯的变化可由拨码开关自行选择。
经实验验证，所设计的流水彩灯控制器能完成题目要求。
关键词 : 时钟脉冲；分频；移位寄存器；数据选择器；拨码开关；目录摘要 (1)1设计课题与要求 (3)1.1设计方案选择 (3)2 系统模块组成 (4)2.1系统组成框图 (4)2.2各模块的组成与功能分析 (4)3 单元电路设计与计算 (5)3.1时钟脉冲产生电路 (5)3.2单种码产生电路 (7)3.3拨码开关控制电路 (8)3.4输出电路设计 (10)4 整机电路设计 (12)整机电路工作原理 (10)5 组装调试 (13)5.1仿真过程 (15)6 总结 (15)结论 (16)参考文献 (16)附录1 流水彩灯控制器原理总图 (17)附录2 PCB总图 (17)附录 2 元器清单 (18)1 设计课题及要求〔一〕题目：流水彩灯控制器〔二〕基本要求：1、用8只发光二极管显示。
2、至少三种工作方式。
1.1 方案选择利用数字芯片实现。
用555做时钟信号，用模十六加法计数器74LS161的输出端的最高位Q3，模十六加法计数器74LS161的输出端的Q1Q2Q3接到八选一的数据选择器74LS151的选择控制端。
74LS151的八个输入端都接到八位拨码开关，由拨码开关和控制端控制输出端，输出端接到移位寄存器74LS164的输入端。
流水灯设计
第一章多功能流水灯的设计方案1.多功能流水灯的设计方案及框图1.1 基本要求设计方案1) 设计一个多功能彩灯流水控制电路。
其主要部分实现定时功能，即在预定的时间到来时，将如何产生一个控制信号控制彩灯的流向、间歇等。
2) 通过利用中规模集成电路中可逆计数器、译码器和定时器来实现正逆流水功能，并利用组合电路实现自控、手控、流向控制等功能。
1.2 提高设计方案1) 本次设计的电路只具有单向流水的功能，即正向流水和逆向流水两个功能，可以通过改变电路来实现多向流水的功能，即流水灯的流向可以通过电路的改变而改变。
2) 本次设计的流水灯电路只使用了一个芯片CD4017，可以通过增加芯片CD4017的个数，使流水灯的流向更加美观。
3) 在考虑流水灯单向和多向流水的功能的同时，可以采用更多的CD4017芯片和发光二极管来实现流水灯的闪烁，即由流水灯组合成各种图案，在流水灯发光的同时，闪烁各种美观旋律的图案。
1.3 设计框图基本原理设计框图如下图(1)所示第二章多功能流水灯设计方案单元模块电路设计2.多功能流水灯电路的设计2.1 多功能流水电路原理电路图设计的多功能流水灯原理电路图如上图所示。
原理电路图由振荡电路、译码电路和光源电路三部分组成。
在设计电路时，本次选用的脉冲发生器是由NE555与R2、R3及C3组成的多谐振荡器组成。
主要是为灯光流动控制器提供流动控制的脉冲，灯光的流动速度可以通过电位器RP进行调节。
由于RP的阻值较打，所以有较大的速度调节范围。
灯光流动控制器由一个进制计数脉冲分配器CD4017和若干电阻组成。
CD4017的cp端受脉冲发生器输出脉冲的控制，其输出端(Q0~Q9)将输入脉冲按输入顺序依次分配。
输出控制的脉冲，其输出控制脉冲的速度由脉冲发生器输出的脉冲频率决定。
12个电阻与CD4017的10个输出端Q0~Q9相连，当Q0~Q9依次输出控制脉冲时6个发光二极管按照接通回路的顺序依次发光，形成流动发光状态，即实现正向流水和逆向流水的功能。
深圳大学数电实验3[1].14_彩灯流水电路的设计
![深圳大学数电实验3[1].14_彩灯流水电路的设计](https://img.taocdn.com/s3/m/d8612e10650e52ea55189835.png)
深圳大学实验报告
课程名称：数字电路
实验项目名称：彩灯流水电路的设计
学院：信息工程学院
专业：电子信息工程
指导教师：张志鹏
报告人：学号：2011130 班级：电子3
实验时间：2012.12.16
实验报告提交时间：2012.12.29
一、实验目的
设计一电路驱动8只灯，使其七亮一暗，且这一暗灯按一定节拍循环右移。
二、实验内容和步骤
使用一片4位二进制同步计数器（74LS161）、一片3线——8线译码器（74LS138）和一片六合反向器（74LS04）来实现彩灯流水电路。
（一）.4位二进制同步计数器（74LS161）的引脚排列图如图1所示：（二）.3线——8线译码器（74LS138）的引脚排列图如图1所示：（三）.六合反向器（74LS04）的引脚排列图如图3所示：
三、实验结果和数据分析
接线图如下：
四、实验结论
实验思路并不复杂，但是接线过程中一定要细心，否则会因为一小点的差错导致整个实验无法进行，实验过程中，仪器的性能的好坏对实验的实现也有影响。
指导教师批阅意见：
成绩评定：
指导教师签字：
年月日。
七彩循环灯电路设计
摘要循环装饰灯，流水灯在我们的日常生活中应用广泛，并且深受人们的喜爱，因此欲设计一种七彩循环装饰灯，使其实现不同的流水模式，在设计中，大量使用模拟电子基础的知识，用到了双D触发器，二进制计数器，缓存器，以及555脉冲触发器等，通过双D触发器和二进制计数器来完成分频的作用，通过缓存器来实现七彩灯的三种流水模式的循环。
同时通过分频器的作用我们可以是实现，三亮一灭的循环和一亮一灭的循环移位，以及逐个点亮的效果，对于家居装饰具有很好的彩灯效果。
关键字：七彩灯循环流水模式目录1 设计任务 (1)1.1 设计目的和意义 (3)1.2电路要求 (3)2 系统设计2.1 总体方案设计 (3)2.2具体电路设计 (3)2.2.1 频率控制电路电路的设计 (3)2.2.2 时钟信号电路的设计 (4)2.2.3流水模式控制电路的设计 (5)2.2.4 彩灯演示电路电路的设计 (5)2.3 系统总体电路 (6)2.4 系统所用元器件 (7)3系统调试 (8)3.1基本CP脉冲产生电路波形图与分频电路波形图 (8)3.2测试波形 (8)4.总结 (9)4.1 该系统的总结 (9)4.2 心得体会 (9)1 设计任务1.1 设计目的和意义让我们在实践中进一步掌握数字电路课程所学的理论知识，并且熟悉几种常用集成数字芯片的功能和应用，并掌握其工作原理，进一步学会使用其进行电路设计。
同时了解数字系统设计的基本思想和方法，学会科学分析和解决问题，培养认真严谨的工作作风和实事求是的工作态度。
而且电子技术课程设计是大学中为我们提供的一次动手实践的机会，增强动手实践的能力。
1.2电路要求要求完成《七彩循环装饰灯控制器设计》，其能够完成7路彩灯至少三种流水模式下的循环， 彩灯用发光二极管LED 模拟；2 系统设计2.1 总体方案设计根据系统的要求，确定系统的总体方案如图所示。
系统总体设计方案2.2具体电路设计2.2.1 频率控制电路电路的设计由一片151和一片74级联实现。
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深圳大学实验报告实验课程名称：数字电路与逻辑设计
实验项目名称：彩灯流水电路的设计
学院：信息工程专业：
报告人：
学号：班级：
同组人：
指导教师：
实验时间：
实验报告提交时间：
一、设计题目
设计一电路以驱动八只灯，并使其七亮一暗，且这一暗灯按一定节拍循环右移。
二、实验仪器与材料
（1）RXS-1B数字逻辑电路实验箱；
（2）74LS90（十进制计数器）、74LS161（4位二进制同步计数器（异步清除））、74LS138（3线-8线译码器）、74LS04（六反向器）、74LS20（双四输入与非门）。
三、设计方法提示
该电路可分别用如下几个方案实现：
（1）用一片十进制计数器（74LS90）接成八进制计数器和3线-8线译码器（74LS138）实现。
（2）用一片四位二进制计数器（74LS161）和3线-8线译码器（74LS138）实现。
四、实验方法
自拟。
五、实验报告要求
画出实验电路，回答思考题。
六、思考题
（1）如果本设计题改为八只灯七暗一亮，且这一亮灯按一定节拍循环右移，那电路该如何改动。
（2）现代城市有各种复杂的、变化异彩的彩灯图案（有左移的、有右移的、有方的、有圆的、有上移的、有下移的），你能构思出现实中这些彩灯图案的电路框图吗？
用一片十进制计数器（74LS90）接成八进制计数器和3线-8线译码器（74LS138）实现
用一片四位二进制计数器（74LS161）和3线-8线译码器（74LS138）实现
思考题
（1）如果本设计题改为八只灯七暗一亮，且这一亮灯按一定节拍循环右移，那电路该如何改动。
答：附加两片74LS04芯片，将74LS138芯片的所有输出信号对应输入74LS04芯片的输入端，再从74LS04芯片的输出端对应输出到彩灯上。
（2）现代城市有各种复杂的、变化异彩的彩灯图案（有左移的、有右移的、有方的、有圆的、有上移的、有下移的），你能构思出现实中这些彩灯图案的电路框图吗？
答：能。
只需合理地改变彩灯摆放位置即可得到相应的图案。
指导教师批阅意见：
成绩评定：
指导教师签字：
年月日
备注：
注：1、报告内的项目或内容设置，可根据实际情况加以调整和补充。
2、教师批改学生实验报告时间应在学生提交实验报告时间后10日内。