序列信号发生器的设计方法及应用实例

3 应用电路
使用这种电路可以驱动一路多个彩灯按照一定的规律亮灭，构成灯光控制器。在图3所示电路的基础上，设计出仿真电路，和理论电路不完全相同。Proteus软件中没有74HCT151芯片的模型，在下图中以74HC151代之。存在用TTL电路驱动CMOS电路的问题，TTL电路输出高电平下限值低于74HC系列输入高电平的下限值，解决办法是在TTL电路的输出端与电源之间接入上拉电阻以提高TTL电路输出的高电平。该电阻阻值不能过小，太小时，TTL门电路输出为低电平时流过三极管的电流过大，容易把器件烧坏；该电阻阻值也不能过大，过大会导致TTL门电路输出为高电平时上拉电阻上压降过大，引起输出高电平值的降低。综合考虑以上两种情况，取上拉电阻为1kΩ。设计的灯光控制器由555定时器构成的时钟脉冲信号产生电路、开关控制电路、移位寄存器、数据选择器以及灯光电路五个部分组成，可以驱动1路3个彩灯。图中Q0为序列信号输出端，驱动彩灯电路。为了使得Q0在驱动彩灯电路时输出高电平不致降低，采用U4：A和U5：A两个反相器串联，以减小该负载电路的驱动电流。开始仿真时，首先把开关掷向上方，S0=1，寄存器置入初始数据0110，然后把开关掷向下方，S0=0，寄存器中的数据按照指定规律移位。3个彩灯同时点亮，同时熄灭。亮灭的规律为：灭亮亮灭亮。彩灯亮灭的速度可由时钟信号CLK的频率控制。图中555定时器构成多谐振荡器产生频率为1Hz的时钟信号，因此彩灯亮和灭所持续的时间均为1s。时钟信号的仿真图如图7，周期为1s，占空比为63．83％。产生的序列输出信号仿真结果如图8所示。当第6个时钟信号到来时，Q0Q1Q2Q3=1101，此时序列信号输出端Q0输出高电平，彩灯全部点亮，电路的仿真结果如图9所示，图中还接入了频率计，显示时钟频率为1Hz。

4 结束语
序列信号发生器的构成方法很多，本文对其进行了详细介绍，结合具体例子给出了设计的全过程。并运用构成的序列信号发生器设计了灯光控制电路，分析和解决了电路设计过程中所遇到的各种问题，用Poteusr软件进行了仿真并分析了输出结果，使所介绍理论设计变成了实际应用。设计的灯光控制电路由集成芯片和门电路组成，电路成本低，具有很强的实用性，有一定的应用价值。