基于雙向循環(huán)譯碼器74LS194的霓虹設(shè)計

　　摘要：本文采用555定時器設(shè)計頻率為1Hz的時鐘電路，為系統(tǒng)提供時鐘信號；采用1片或多片74LS194芯片，實現(xiàn)4路、8路、12路、16路等多路信號控制，實現(xiàn)n路彩燈控制，可以通過電路中電阻、電容的調(diào)整，控制霓虹燈閃亮?xí)r間的長短

　　1、74LS194芯片介紹

　　74LS194芯片如圖1示，它是1種既具有串行輸入又具有并行輸入的移位寄存器，稱為雙向移位寄存器。工作中在CP上升沿時，Q等于D；在CP高電平、低電平和下降沿時，Q保持不變，經(jīng)4個CP脈沖循環(huán)1周，所以用1個74LS194芯片就可以控制4路信號，而實際工作中往往4路信號無法滿足工作的需要，如圖2就是8路發(fā)光信號控制電路的原理圖。

　　2、555定時器介紹

　　時鐘生成采用555定時器。555定時器是8引腳集成器件，其輸出電壓只有兩種狀態(tài)：高電平、低平。555定時器的內(nèi)部電路框圖和外引腳排列圖如圖3所示，內(nèi)部包括兩個電壓比較器，3個等值串聯(lián)電阻，1個RS觸發(fā)器，1個放電管T及功率輸出級，提供兩個基準電壓Vc/3和2Vc/3。

　　圖三：555定時器的內(nèi)部電路框圖和外引腳排列圖

　　1.GND——地；2..TR——低電平觸發(fā)輸入；3.Uo——輸出；4.Rd——直接清零；

　　5.CV——電壓控制?，不用時經(jīng)0.01uf電容接地；6.TH——高電平觸發(fā)輸入；

　　7.D——三極管集電極；8.Vc——電源（4.5—18V）；

　　其工作原理：分壓器為比較器提供基準電壓，A1的基準電壓為2VC/3，A2的基準電壓為VC/3；閾值端（TH）和觸發(fā)端（TR）的外加輸入信號和兩基準電壓比較。當TH＞2VC/3時，A1輸出高電平；當TR＜VC/3時，A2輸出高電平。反之，兩比較器輸出低電平；A1、A2的輸出作為RS觸發(fā)器的輸入，R=1時，Q=0；S=1時，Q=1；RS觸發(fā)器的反相輸出端經(jīng)反相驅(qū)動后輸出UO，即UO=Q；當Q=0時，T導(dǎo)通，Q=1時，T截止。

　　555定時器成本低，性能可靠，只需外接幾個電阻、電容，就可以實現(xiàn)多諧振蕩器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器及施密特觸發(fā)器等脈沖產(chǎn)生與變換電路，常作為定時器廣泛應(yīng)用于儀器儀表、家用電器、電子測量及自動控制等方面。

　　3、燈系統(tǒng)

　　霓虹電路采用彩色發(fā)光二極管和1kΩ的限流電阻組成，根據(jù)需要可以設(shè)計為n路?？紤]到時分電子開關(guān)電路的實現(xiàn)特點，將n路發(fā)光二極管電路設(shè)計成共陽極連接方式，即n個發(fā)光二極管的陽極共同連接在5V直流電壓源上。陰極分別通過電阻與n路時分電子開關(guān)連接，由時分電子開關(guān)控制n路霓虹燈輪流通斷。系統(tǒng)中，時分電子開關(guān)的功能是自動控制n路霓虹燈電路輪流接通電源，要能使其輸入地址周期性變化。時鐘生成器電路為系統(tǒng)提供時鐘信號，即為地址生成器提供時鐘脈沖，它控制整個系統(tǒng)的節(jié)奏，控制霓虹燈的循環(huán)速度。由于系統(tǒng)工作對時鐘頻率穩(wěn)定度要求不高，故采用555設(shè)計的多諧振蕩器即可滿足系統(tǒng)時鐘要求?？紤]到霓虹燈的視覺效果要求，時鐘生成振蕩器的振蕩頻率設(shè)計為1Hz。

　　4、結(jié)論

　　本設(shè)計采用通用、簡單的集成電路和極少元件實現(xiàn)了n路霓虹燈控制電路，電路簡單，所用器件廉價且易購買。霓虹燈的視覺效果可通過霓虹燈擺放來調(diào)整，霓虹燈閃爍的速度可通過改變電路中電阻、電容參數(shù)的大小來調(diào)整