基于TTL電路的LED可調彩燈控制器設計

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。