花样广告灯电路的设计与仿真

2010-10-19 21:45:46来源: 电子设计工程 关键字:时钟脉冲  时分电子开关  时钟生成器  地址生成器

  让人眼花缭乱的广告彩灯随处可见,它将城市的夜晚装扮的美丽迷人,商家已无法离开广告彩灯这一非常有效的宣传武器。利用价格低廉的普通集成芯片便可实现对多种花样的广告彩灯控制。本文利用最常用的555定时器及 74LS系列器件设计8路彩灯控制电路,并基于MulTIs-im软件对设计电路进行了仿真验证,基于protel99设计了8路彩灯控制电路的PCB电路,实现了8路彩灯控制。

  1 系统设计

  1.1 系统功能

  8路彩灯控制系统框图如图1所示。由时钟产生电路产生频率约为1 Hz的时钟信号,以时钟产生电路的输出信号作为地址生成器的CP脉冲,控制地址生成器产生自动加1且循环变化的地址信号。地址生成器生成的地址控制时分电子开关分时通断,控制8路彩灯分时依次点亮,每灯持续点亮1 s,每8 s循环一次。广告彩灯的视觉效果受时分开关通断周期控制,而系统中时分开关的通断周期完全由时钟产生电路控制。

8路彩灯控制系统框图

  1.2 芯片功能介绍

芯片功能介绍

  1.3 电路设计与仿真

  1)彩灯电路设计 彩灯电路采用彩色发光二极管和1 kΩ的限流电阻组成,共8路。考虑到时分电子开关电路的实现特点,将8路发光二极管电路设计成共阳极连接方式,即8个发光二极管的阳极共同连接在5 V的直流电压源上。阴极分别通过电阻与8路时分电子开关连接,由时分电子开关控制8路彩灯轮流通断。彩灯电路如图2中标识所示。

彩灯电路

  2)时分电子开关设计 在系统中,时分电子开关的功能是自动控制8路彩灯电路轮流接通电源。利用74LSl38的译码特性,只要能使其输入地址CBA周期性地由 000→00l→001→010→011→100→101→110→111变化,74LSl38就可以完成系统所需的时分电子开关功能。设计的时分电子开关电路如图2中的标识所示,8路开关接通的时序如图3所示。

  3)地址生成器设计 地址生成器的功能是自动生成周期性自动加l变化的地址,控制时分电子开关电路按照系统要求依次轮流通断。采用74LSl61,设计16进制计数,其输出信号能周期性的自动加1变化,利用其第3位输出为时分电子开关提供变化的地址。地址生成器电路如图2中标识所示,其低三位输出信号波形如图3所示。

低三位输出信号波形

  4)时钟生成器设计 时钟生成器电路为系统提供时钟信号,即为地址生成器提供时钟脉冲,它控制整个系统的节奏,控制彩灯的循环速度。由于系统工作对时钟频率稳定度要求不高,故采用555定时器设计的多谐振荡器即可满足系统时钟要求,考虑到广告彩灯的视觉效果要求,时钟生成振荡器的振荡频率设计为1 Hz。时钟生成器电路如图2中标识所示。

   2 电路仿真

  设计的花样广告灯电路如图2所示。时钟生成器、地址生成器和时分电子开关电路的输出端接逻辑分析仪,对电路仿真结果如图4所示(为了快速方便的仿真,图4 是在系统时钟频率为10 Hz的条件下的仿真结果,不影响对系统功能的验证)。由仿真波形可见,在时钟生成器输出信号每个脉冲的上升沿处,地址生成器输出地址发生一次变化,同时,时分电子开关有一路接通;在时钟脉冲的作用下,地址生成器的输出波形周期性的从000→001→010→011→100→10l→110→111,而时分电子开关接通(低电平)的顺序为Y0→Y1→Y2→Y3→Y4→Y5→Y6→Y7,仿真结果与理论分析结果及系统功能要求完全一致。

电路仿真结果

  3 PCB电路设计及电路组装

  完成电路设计,并通过仿真验证电路功能正确无误后,基于protel99设计印制电路,如图5所示。通过组装调试,电路功能完全正常。

Protel99设计印制电路

  4 结论

  采用通用、简单的集成电路和极少的元件实现了8路彩灯控制电路,具有电路简单,所用器件廉价且易购买,广告彩灯的视觉效果可通过彩灯摆放来调整,彩灯闪烁的速度可通过改变图2中电阻R1,R2和电容C1参数的大小来调整等特点,但彩灯变化花样简单,无法满足彩灯花样丰富多彩的要求,如要求彩灯变化多样,用简单的集成器件实现会使电路非常复杂,可基于单片机控制来实现。

关键字:时钟脉冲  时分电子开关  时钟生成器  地址生成器

编辑:金海 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/mndz/2010/1019/article_2632.html
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