数字集成电路实现流水灯设计
采用数字集成电路的控制方法，结合十进制计数器/译码电路设计了该流水灯控制系统。该系统由电源、时钟电路、计数器和译码显示电路4部分组成。能实现任意方式的流水，只要改变每路发光二极管的数目和图案，就可以实现随心所欲的流水花样。它可作为工作状态指示，具有环保、节能等特点。
1 设计的任务要求
采用边沿jk触发器(74ls112)、d触发器(74ls74)和3-8线译码器(74ls138)构成一个流水灯电路。要求系统共有8个灯，其效果始终是7亮1暗，且这1暗灯循环下移或者上移。
2 设计的思路与电路组成框图
首先应用74ls112和74ls74中3个触发器构成异步八进制加法或减法计数器;再将输出端q2q1q0分别与74ls138(3-8译码器)的地址码输入端a2a1a0相连，使译码器相继译码。其电路组成框图如图1所示。
3 电路工作原理
3.1 电路原理
电路原理图如图2所示，该系统为8路流水灯控制器，它的控制形式为7亮1暗，且这1暗始终是从上至下移动，如此反复循环，形成流动效果。该电路由电源、时钟脉冲产生电路、加法计数器、译码及led显示系统等五部分组成。
3.2 各部分电路功能
3.2. 1 电源电路
电源电路中，220 v市电通过变压器降压成12 v的交流电，后经过vd1～vd4组成的桥式整流电路整流和ct滤波，再经7805稳压到5 v直流电压作为时钟脉冲产生电路和计数器及译码显示电路的电源。
3.2.2 时钟脉冲产生电路
时钟脉冲产生电路主要是为计数器提供时钟脉冲，它是由555定时器构成的多谐振荡器，如图2所示。
其中，r1，r2和c3是外接定时元件，那么当接通电源瞬间，由于电容c3来不及充电，致使电容器c3两端电压为低电平，即555的第2和第6脚电位小于电源电压的1/3，故555的第3脚输出为高电平，放电管vt截止。这时，电源经r1，r2对电容c3充电，使第2和第6脚电位按指数规律上升，当第2和第6脚电位上升到电源电压的2/3时，第3脚输出翻转为低电平，放电管vt导通，此时电容c3充电结束，开始通过r2和放电管放电。随着电容c2放电的不断进行，其两端电压逐渐下降，当降到电源电压的1/3时，输出又变为高电平，放电管vt截止，电源再次对电容c3充电，这样经过电容c3的不断充电和放电，在输出端可得一系列的矩形脉冲。由上分析可知，电容的充电过程实质为电容两端电压从1/3vcc上升至2/3vcc这段时间，故充电时间为：t充=0.7(r1+r2)c3，而电容的放电是指电容两端电压从2/3vcc降至1/3vcc这段时间，放电时间为：t放=0.7r2c3。可见，电路一旦起振后，电容两端电压始终在(1/3～2/3)vcc之间变化，其振荡周期为：t=t充+t放=0.7(r1+2r2)
3.2.3 加法计数器电路
图3是由两个下降沿jk触发器和一个上升沿d触发器构成的异步3位二进制加法计数器，各触发器均接成计数状态，具体由74ls112双jk触发器和74ls74双d触发器来实现。假设在计数之前，先给复位端rd一个负脉冲，使各触发器均处于0态，从初始状态000开始，每输入一个计数脉冲，计数器的状态按二进制递增(加1)，输入第8个计数脉冲后，计数器又回到000状态。其计数规律见表1。
3.2.4 译码显示电路
从图2可知，译码显示电路是由3-8译码器74ls138和8路发光二极管组成。在开始计数前，首先按一下复位按钮s，使计数器输出为000，这样经3-8译码器译码成十进制数的“0”，因此对应于的输出为低电平，led0不亮，而其余7个输出端均为高电平，所以从led1～led7都亮。那么，当往计数器送第一个cp时，计数器输出为001，经3-8译码器译码成十进制数的“1”，因此对应于的输出为低电平，led1不亮，而其余7个输出端均为高电平，所以从led0，led2～led7都亮。如果继续送第2，第3个脉冲时，则依次是led2，led3不亮，当送到第7个脉冲时，led 7不亮。也就完成了这一暗从上至下的移动，当再来第8脉冲时，又开始下一轮循环。由于本电路的时钟产生周期是0.1 s那么，4 s内流水灯可以完成5次循环，如此反复循环，产生的效果就像水的流动一样，因此，就把它称为“广告流水灯”。
4 元器件选择
由于本电路功耗较少，所以电源变压器选用二次电压为12 v，3～5 w的小型变压器。vd1～vd4均选用1n4007型硅整流二极管。led0～led7选用φ5 mm的高亮度红色发光二极管。c1可选用耐压值为25 v的铝电解电容器，c2，c3耐压值为10v的铝电解电容器，c4为圆片电容。 5.1 kω，220 ω的电阻选用1/8 w的金属膜或碳膜电阻器。复位开关s选用6×6的轻触开关。其余集成电路的型号按电路图所标注的选择。
5 功能扩展
(1)如果将图3计数器设计成减法计数器，可以使这7亮1暗从下往上循环移动。另外只要将8路发光二极管反接，就可实现7暗1亮。
(2)若每路用若干个发光二极管并联，可组成一句简单的汉字语句或英文句子。
6 结语
该设计具有性能稳定、寿命长、成本低、电路简单、实用性强等优点。
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1 设计的任务要求
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2 设计的思路与电路组成框图
首先应用74ls112和74ls74中3个触发器构成异步八进制加法或减法计数器;再将输出端q2q1q0分别与74ls138(3-8译码器)的地址码输入端a2a1a0相连，使译码器相继译码。其电路组成框图如图1所示。
3 电路工作原理
3.1 电路原理
电路原理图如图2所示，该系统为8路流水灯控制器，它的控制形式为7亮1暗，且这1暗始终是从上至下移动，如此反复循环，形成流动效果。该电路由电源、时钟脉冲产生电路、加法计数器、译码及led显示系统等五部分组成。
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3.2. 1 电源电路
电源电路中，220 v市电通过变压器降压成12 v的交流电，后经过vd1～vd4组成的桥式整流电路整流和ct滤波，再经7805稳压到5 v直流电压作为时钟脉冲产生电路和计数器及译码显示电路的电源。
3.2.2 时钟脉冲产生电路
时钟脉冲产生电路主要是为计数器提供时钟脉冲，它是由555定时器构成的多谐振荡器，如图2所示。
其中，r1，r2和c3是外接定时元件，那么当接通电源瞬间，由于电容c3来不及充电，致使电容器c3两端电压为低电平，即555的第2和第6脚电位小于电源电压的1/3，故555的第3脚输出为高电平，放电管vt截止。这时，电源经r1，r2对电容c3充电，使第2和第6脚电位按指数规律上升，当第2和第6脚电位上升到电源电压的2/3时，第3脚输出翻转为低电平，放电管vt导通，此时电容c3充电结束，开始通过r2和放电管放电。随着电容c2放电的不断进行，其两端电压逐渐下降，当降到电源电压的1/3时，输出又变为高电平，放电管vt截止，电源再次对电容c3充电，这样经过电容c3的不断充电和放电，在输出端可得一系列的矩形脉冲。由上分析可知，电容的充电过程实质为电容两端电压从1/3vcc上升至2/3vcc这段时间，故充电时间为：t充=0.7(r1+r2)c3，而电容的放电是指电容两端电压从2/3vcc降至1/3vcc这段时间，放电时间为：t放=0.7r2c3。可见，电路一旦起振后，电容两端电压始终在(1/3～2/3)vcc之间变化，其振荡周期为：t=t充+t放=0.7(r1+2r2)
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