讓人眼花繚亂的廣告彩燈隨處可見(jiàn)，它將城市的夜晚裝扮的美麗迷人，商家已無(wú)法離開(kāi)廣告彩燈這一非常有效的宣傳武器。利用價(jià)格低廉的普通集成芯片便可實(shí)現(xiàn)對(duì)多種花樣的廣告彩燈控制。本文利用最常用的555定時(shí)器及74LS系列器件設(shè)計(jì)8路彩燈控制電路，并基于Multis-im軟件對(duì)設(shè)計(jì)電路進(jìn)行了仿真驗(yàn)證，基于protel99設(shè)計(jì)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(jì)
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(shí)鐘產(chǎn)生電路產(chǎn)生頻率約為1 Hz的時(shí)鐘信號(hào)，以時(shí)鐘產(chǎn)生電路的輸出信號(hào)作為地址生成器的CP脈沖，控制地址生成器產(chǎn)生自動(dòng)加1且循環(huán)變化的地址信號(hào)。地址生成器生成的地址控制時(shí)分電子開(kāi)關(guān)分時(shí)通斷，控制8路彩燈分時(shí)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(jué)效果受時(shí)分開(kāi)關(guān)通斷周期控制，而系統(tǒng)中時(shí)分開(kāi)關(guān)的通斷周期完全由時(shí)鐘產(chǎn)生電路控制。

1．2 芯片功能介紹
    1)555定時(shí)器 555定時(shí)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(shí)器的復(fù)位端R端為低電平的條件下，無(wú)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(shí)，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(shí)，輸出端0UT輸出高電平，且放電端口D與地?cái)嚅_(kāi)。
    2)16進(jìn)制計(jì)數(shù)器74LS161 74LSl61是16引腳器件，其功能為：74LS16l具有清零，計(jì)數(shù)，置數(shù)功能，當(dāng)清零端為低電平時(shí)，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(shí)，在CP脈沖的上升沿到來(lái)時(shí)，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(shí)，完成對(duì)CP脈沖的計(jì)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(shí)，74LS138具有譯碼功能，此時(shí)，當(dāng)輸入端C、B、A的輸入信號(hào)由000依次變到111時(shí)，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(jì)與仿真
    1)彩燈電路設(shè)計(jì) 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。考慮到時(shí)分電子開(kāi)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(jì)成共陽(yáng)極連接方式，即8個(gè)發(fā)光二極管的陽(yáng)極共同連接在5 V的直流電壓源上。陰極分別通過(guò)電阻與8路時(shí)分電子開(kāi)關(guān)連接，由時(shí)分電子開(kāi)關(guān)控制8路彩燈輪流通斷。彩燈電路如圖2中標(biāo)識(shí)所示。

    2)時(shí)分電子開(kāi)關(guān)設(shè)計(jì) 在系統(tǒng)中，時(shí)分電子開(kāi)關(guān)的功能是自動(dòng)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(shí)分電子開(kāi)關(guān)功能。設(shè)計(jì)的時(shí)分電子開(kāi)關(guān)電路如圖2中的標(biāo)識(shí)所示，8路開(kāi)關(guān)接通的時(shí)序如圖3所示。

    3)地址生成器設(shè)計(jì) 地址生成器的功能是自動(dòng)生成周期性自動(dòng)加l變化的地址，控制時(shí)分電子開(kāi)關(guān)電路按照系統(tǒng)要求依次輪流通斷。采用74LSl61，設(shè)計(jì)16進(jìn)制計(jì)數(shù)，其輸出信號(hào)能周期性的自動(dòng)加1變化，利用其第3位輸出為時(shí)分電子開(kāi)關(guān)提供變化的地址。地址生成器電路如圖2中標(biāo)識(shí)所示，其低三位輸出信號(hào)波形如圖3所示。
    4)時(shí)鐘生成器設(shè)計(jì) 時(shí)鐘生成器電路為系統(tǒng)提供時(shí)鐘信號(hào)，即為地址生成器提供時(shí)鐘脈沖，它控制整個(gè)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(duì)時(shí)鐘頻率穩(wěn)定度要求不高，故采用555定時(shí)器設(shè)計(jì)的多諧振蕩器即可滿(mǎn)足系統(tǒng)時(shí)鐘要求，考慮到廣告彩燈的視覺(jué)效果要求，時(shí)鐘生成振蕩器的振蕩頻率設(shè)計(jì)為1 Hz。時(shí)鐘生成器電路如圖2中標(biāo)識(shí)所示。

2 電路仿真
    設(shè)計(jì)的花樣廣告燈電路如圖2所示。時(shí)鐘生成器、地址生成器和時(shí)分電子開(kāi)關(guān)電路的輸出端接邏輯分析儀，對(duì)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(shí)鐘頻率為10 Hz的條件下的仿真結(jié)果，不影響對(duì)系統(tǒng)功能的驗(yàn)證)。由仿真波形可見(jiàn)，在時(shí)鐘生成器輸出信號(hào)每個(gè)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(shí)，時(shí)分電子開(kāi)關(guān)有一路接通；在時(shí)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(shí)分電子開(kāi)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(jì)及電路組裝
    完成電路設(shè)計(jì)，并通過(guò)仿真驗(yàn)證電路功能正確無(wú)誤后，基于Protel99設(shè)計(jì)印制電路，如圖5所示。通過(guò)組裝調(diào)試，電路功能完全正常。

4 結(jié)論
    采用通用、簡(jiǎn)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(jiǎn)單，所用器件廉價(jià)且易購(gòu)買(mǎi)，廣告彩燈的視覺(jué)效果可通過(guò)彩燈擺放來(lái)調(diào)整，彩燈閃爍的速度可通過(guò)改變圖2中電阻R1，R2和電容C1參數(shù)的大小來(lái)調(diào)整等特點(diǎn)，但彩燈變化花樣簡(jiǎn)單，無(wú)法滿(mǎn)足彩燈花樣豐富多彩的要求，如要求彩燈變化多樣，用簡(jiǎn)單的集成器件實(shí)現(xiàn)會(huì)使電路非常復(fù)雜，可基于單片機(jī)控制來(lái)實(shí)現(xiàn)。