移位寄存器應用—流水彩燈

摘 要:日常生活中的彩燈控制有很多種方式，利用移位寄存器的數據存儲及移位寄存原理，可以很方便的制作出燈光控制的流動效果。再利用附加電路555芯片組成的脈沖電路，還能夠根據需要調整燈光閃爍的頻率快慢。

關鍵詞:移位寄存器彩燈控制應用

中圖分類號:TN6文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2011)06(a)-0120-01

數字電路中用來存放二進制數據或代碼的電路稱為寄存器。寄存器是一種基本時序邏輯電路。任何現代數字系統都必須把需要處理的數據和代碼先寄存起來，以便隨時取用。寄存器是由具有存儲功能的觸發器組合起來構成的。一個觸發器可以存儲1位二進制代碼，存放n位二進制代碼的寄存器，需用n個觸發器來構成。

按照功能的不同，可將寄存器分為基本寄存器和移位寄存器兩大類。基本寄存器又稱為數碼寄存器，其數據只能并行送入，需要時也只能并行輸出。移位寄存器中的數據可以在移位脈沖作用下依次逐位右移或者左移，其數據既可以并行輸入、并行輸出，也可以串行輸入、串行輸出，還可以并行輸入、串行輸出，串行輸入、并行輸出，十分靈活，用途也很廣泛。

移位寄存器除了具有存儲數據的功能外，還可將所存儲的數據逐位(由低位向高位或由高位向低位)移動。按照在移位控制時鐘脈沖CP作用下移位情況的不同，移位寄存器又分為單向移位寄存器和雙向移位寄存器兩大類。

利用移位寄存器在移位脈沖的作用下內部數據從低位向高位“流動”原理，將移位寄存器的各級狀態直接顯示出來就形成“流水彩燈”。流水彩燈的電路，移位寄存器使用74ACT164，由于ACT系列器件的灌電流驅動能力為24mA，因此可以使用74ACT164直接驅動發光二極管。74ACT164的邏輯功能與74LS164相同，為串行輸入并行輸出的移位寄存器。74LS164的管腳圖如圖2所示。其中A、B為串行輸入端，通常連在一起。CLK為時鐘脈沖輸入端。上升沿“↑”有效。每一次上升沿“↑”將使AB端信號和Q0～Q7后移一位。即Q6→Q7、Q5→Q6…Q0→Q1、AB→Q0。圖2:74LS164的管腳圖，MR為清零端，當MR=0，則Q0～Q7清除為0。Q0～Q7位并行輸出端。需要注意的是，串行口在移位輸出時，低位在先。故74LSl64的Q7端將是接收數據的低位(D0)。

74LS164的邏輯功能中，H─高電平，L─低電平，X─任意電平，↑─低到高電平跳變，QA0、QB0、QH0─規定的穩定條件建立前的電平狀態。QAn、QGn─時鐘最近↑前的電平狀態。芯片的邏輯功能表和時序圖都是正確使用該芯片的重要技術資料。IC1與IC2用的是555芯片，555芯片是一種多用途的單片中規模集成電路，該電路巧妙的將模擬功能與邏輯功能結合在一起，具有使用靈活、方便的特點，只需外接少量的阻容元件就可以構成單穩、多諧和施密特觸發器。因而在波形的產生與變換、測量與控制、家用電器和電子玩具等許多領域中都得到了廣泛的應用。

目前生產的定時器有雙極型和CMOS兩種類型，其型號分別有NE555(或5G555)和C7555等多種。通常，雙極型產品型號最后的三位數碼都是555，CMOS產品型號的最后四位數碼都是7555，它們的結構、工作原理以及外部引腳排列基本相同。

一般雙極型定時器具有較大的驅動能力，而CMOS定時電路具有低功耗、輸入阻抗高等優點。555定時器工作的電源電壓很寬，并可承受較大的負載電流。雙極型定時器電源電壓范圍為5～16V，最大負載電流可達200mA;CMOS定時器電源電壓變化范圍為3～18V，最大負載電流在4mA以下。該部分電路的作用主要是產生脈沖波形。

實際應用中，為了增加流水彩燈的顯示長度，每一個輸出點使用兩只發光二極管同時發光顯示。電路中IC2為移位脈沖發生器，其振蕩頻率影響流水彩燈的流動速度，頻率越高流動速度越快，調整RP1可改變流動速度。IC1控制流動段長度，當振蕩頻率為IC2的1／5時流水彩燈流動段長度為五組燈，流動段中亮、滅比例取決與IC1振蕩電路的占空比，因此調節IC1的頻率和占空比就能改變流水彩燈的顯示方式。

該電路經過調試，作出印刷電路版，再配上直流電源電路，就可以作成一實際應用電路，用于日常生活中節日彩燈的控制或是霓虹燈變換色彩的控制。

參考文獻

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