一、前言（市场介绍）

近年来，彩灯的应用范围越来越广泛，成为社会生活中不可或缺的一部分。彩灯以其丰富多彩的灯光效果和独特的装饰风格，在各个领域都展现出了无限魅力。

首先，彩灯在城市的夜景中扮演着不可或缺的角色。许多城市在夜晚都会点亮灯海，璀璨夺目的灯光将建筑物、桥梁和公园点缀得如同梦幻仙境。其次，彩灯在庆典和节日活动中发挥着越来越重要的作用。无论是传统的春节灯笼，还是国庆盛典中的烟花爆竹，都离不开彩灯的照亮和点缀。同时，彩灯在商业领域也有着广泛的应用。商场、酒店、娱乐场所等都会利用彩灯来打造出吸引眼球的独特氛围，从而吸引更多的顾客。另外，彩灯在艺术表现中也展现出了无限的创意和可能性。越来越多的艺术家和设计师开始将彩灯融入到他们的作品中，创造出令人惊艳的艺术效果。

二、项目介绍+功能描述

本次设计要实现的目标是让每个小彩灯依次点亮，达到流水灯/跑马灯的效果。因此选用移位寄存器的移位特性，在每个时钟沿来临时移一位，选通不同的LED，从而实现依次点亮的效果。此外，加入开关后还可以控制LED灯依次向左亮或依次向右亮，全亮和全灭。

要实现的功能：

1.8个彩灯能够自动循环点亮

2.循环显示且周期为1s

3.可以控制彩灯左移，右移，全亮及全灭

三、规定厂商元器件介绍

要实现上述三个功能需要三大核心部件，下面分别讨论

1、脉冲发生电路

选用555定时器作为多谐振荡器，如下图所示。通过调整电容和电阻值的大小，来输出固定频率的时钟信号

（拿到实物之后预估让其输出1hz的时钟信号）

555定时器：

555，全称“通用单双极型定时器”（General-purpose Single Bipolar Timer），意思是555的一个芯片中包含一个（单）用三极管做成的（双极型）定时器。它在外接一个电阻和一个电容后，能够精确地实现延时功能。利用这个功能我们可以实现很多种电路，最常用的有三种：无稳态电路、单稳态电路、双稳态电路。

以NE555为例，以下是引脚图：

各个引脚的功能如下：

1脚：接地。

2脚：输入端Trigger，该脚会判断其电压是否小于1/3 Vcc。

3脚：输出端Output。

4脚：清零端Reset。正常工作时应接高电平。

5脚：控制电压端。一般不使用，应通过一只0.01μF（103）瓷片电容接地，以防引入高频干扰。

6脚：输入端Threshold，该脚会判断其电压是否大于2/3 Vcc。

7脚：放电端Discharge。

8脚：外接电源Vcc，范围为4.5V~16V，一般用5V。

输出端3脚的电平与输入的关系如下表所示：

2、移位计时电路

因为计划使用八个LED，所以使用一个8位的移位寄存器即可。选用两片74LS194（TI公司生产）级联就可以构成一个8位的移位寄存器，如下图所示：

74LS194的特性

74LS194是一款具有4个同步计数器和16个同步双稳态触发器的集成电路芯片。它可以根据时钟输入进行二进制计数，并可以通过控制线进行清零、计数使能等操作。74LS194广泛应用于数字计数、频率分频、时序控制等领域。以下是典型的连接接口图。

以下是TI官方给出的功能表：

3、开关

开关的作用是用来控制LED向左亮，向右亮，全亮和全不亮的，它的实质是通过开关的不同组合来构成不同的选通信号，从而控制移位寄存器向左移或是向右移

四、scheme-it工具介绍

scheme-it是DigiKey官网的在线绘制工具，可以满足大部分绘图的需求，不过一定要注意及时保存，另外网页的快慢非常容易受网络环境的影响，我就是因为网页卡了一下没保存而导致做了二个小时的东西没了。

另外介绍几个细节的地方，当我在找555定时器时，发现找不到能很好匹配的元件，我们可以使用左上角的“Build a Symbol”创建自定义的接口芯片，如图：

在创建自己的symbol时，我也遇到过诸如如何拖动，选中，以及如何连接pin管脚之类的问题，我们可以点击右上角的“help”，里面关于如何使用有非常详细的说明。

五、方案框图+原理图

放上scheme-it的链接：

https://www.digikey.cn/schemeit/project/王睿-23暑期fastbond2-daf79370d6814f4a9b136ac4d5c287bf

方案框图：

如上框图所示，首先我们需要8个LED灯珠，因此就需要一个8位的移位寄存器，让它的输出像10111111,11011111,11101111,11110111变化（其中1表示不亮，0表示亮）。

移位寄存器还需要时钟信号的输入，所以在前端放置一个脉冲发生器，让它产生1hz的脉冲时钟信号，从而让移位寄存器一秒移位一次。

原理图：

脉冲发生器的核心器件是555定时器，由555定时器和电阻电容构成多谐振荡器，从而产生整个电路所需要的时钟信号。

由于74ls194是四位的，所以需要两片74ls194级联构成一个8位的移位寄存器，辅之以开关电路，就可以实现移位寄存器的左移，右移等操作。

8个LED灯珠分别与移位寄存器的8个输出端口相连，移位寄存器的移位操作就可以用LED灯珠的依次闪烁来表达出来。

六、心得体会

通过参加这次fastbond2第二季的大赛，让我对数字电路有了更真切的体会，可以将课本知识与生活实际相联系，能够将其转化成肉眼可见的结果，尽管是小小的流水LED灯。转化成科技成果确实比做题更难，但也是学生到工程师必须做出的改变。最后一定要说的是：scheme-it一定要及时保存！！！