第12章數(shù)字電路設(shè)計(jì)12.1數(shù)字鐘的設(shè)計(jì)12.2智力競賽搶答器電路設(shè)計(jì)12.3循環(huán)彩燈控制電路設(shè)計(jì) 12.1數(shù)字鐘的設(shè)計(jì)

數(shù)字鐘是一種用數(shù)字電路技術(shù)實(shí)現(xiàn)時(shí)、分、秒計(jì)時(shí)的裝置，與機(jī)械式時(shí)鐘相比具有更高的準(zhǔn)確性和直觀性，且無機(jī)械裝置，具有更長的使用壽命，因此得到了廣泛的使用。

數(shù)字鐘從原理上講是一種典型的數(shù)字電路，其中包括了組合邏輯電路和時(shí)序邏輯電路。目前，數(shù)字鐘的功能越來越強(qiáng)，并且有多種專門的大規(guī)模集成電路可供選擇。

從有利于學(xué)習(xí)的角度考慮，這里主要介紹以中小規(guī)模集成電路和PLD器件設(shè)計(jì)數(shù)字鐘的方法。12.1.1數(shù)字鐘的基本組成及工作原理

1.數(shù)字鐘的基本組成

數(shù)字鐘實(shí)際上是一個(gè)對標(biāo)準(zhǔn)頻率（1Hz）進(jìn)行計(jì)數(shù)的計(jì)數(shù)電路。由于計(jì)數(shù)的起始時(shí)間不可能與標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間（如北京時(shí)間）一致，故需要在電路上加一個(gè)校時(shí)電路，同時(shí)標(biāo)準(zhǔn)的1Hz時(shí)間信號必須做到準(zhǔn)確穩(wěn)定。通常使用石英晶體振蕩器電路構(gòu)成數(shù)字鐘。圖12－1所示為數(shù)字鐘的一般組成框圖。圖12－1數(shù)字鐘的一般組成框圖

(1)晶體振蕩器電路。晶體振蕩器電路給數(shù)字鐘提供一個(gè)頻率穩(wěn)定準(zhǔn)確的32768Ｈz的方波信號，可保證數(shù)字鐘的走時(shí)準(zhǔn)確及穩(wěn)定。無論是指針式的電子鐘還是數(shù)字顯示的電子鐘都使用了晶體振蕩器電路。

(2)分頻器電路。分頻器電路將32768Ｈz的高頻方波信號經(jīng)32768（215）次分頻后得到1Hz的方波信號供秒計(jì)數(shù)器進(jìn)行計(jì)數(shù)。分頻器實(shí)際上也就是計(jì)數(shù)器。

(3)時(shí)間計(jì)數(shù)器電路。時(shí)間計(jì)數(shù)電路由秒個(gè)位和秒十位計(jì)數(shù)器、分個(gè)位和分十位計(jì)數(shù)器及時(shí)個(gè)位和時(shí)十位計(jì)數(shù)器電路構(gòu)成，其中秒個(gè)位和秒十位計(jì)數(shù)器、分個(gè)位和分十位計(jì)數(shù)器為六十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，而根據(jù)設(shè)計(jì)要求，時(shí)個(gè)位和時(shí)十位計(jì)數(shù)器為十二進(jìn)制計(jì)數(shù)器。

(4)譯碼驅(qū)動(dòng)電路。譯碼驅(qū)動(dòng)電路將計(jì)數(shù)器輸出的8421BCD碼轉(zhuǎn)換為數(shù)碼管需要的邏輯狀態(tài)，并且為保證數(shù)碼管正常工作提供足夠的工作電流。

(5)數(shù)碼管。數(shù)碼管通常有發(fā)光二極管（LED）數(shù)碼管和液晶（LCD）數(shù)碼管，本設(shè)計(jì)提供的為LED數(shù)碼管。

2.數(shù)字鐘的工作原理

(1）晶體振蕩器電路。晶體振蕩器是構(gòu)成數(shù)字鐘的核心，它保證了時(shí)鐘的走時(shí)準(zhǔn)確及穩(wěn)定。一般輸出為方波的數(shù)字式晶體振蕩器電路通常有兩類：一類是用TTL門電路構(gòu)成的電路；另一類是通過CMOS非門構(gòu)成的電路，如圖12－2所示，從圖上可以看出其結(jié)構(gòu)非常簡單。該電路廣泛使用于各種需要頻率穩(wěn)定及準(zhǔn)確的數(shù)字電路，如數(shù)字鐘、電子計(jì)算機(jī)、數(shù)字通信電路等。圖12－2

CMOS晶體振蕩器(仿真電路)在圖12－2所示的電路中，CMOS非門U1與晶體、電容和電阻構(gòu)成晶體振蕩器電路，U2實(shí)現(xiàn)整型功能，將振蕩器輸出的近似于正弦波的波形轉(zhuǎn)換為較理想的方波。輸出反饋電阻Rf為非門提供偏置，使電路工作于放大區(qū)域，即非門的功能近似于一個(gè)高增益的反相放大器。電容C1、C2與晶體構(gòu)成一個(gè)諧振型網(wǎng)絡(luò)，完成對振蕩頻率的控制功能，同時(shí)提供了一個(gè)180°相移，從而和非門構(gòu)成一個(gè)正反饋網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)了振蕩器的功能。由于晶體具有較高的頻率穩(wěn)定性及準(zhǔn)確性，從而保證了輸出頻率的穩(wěn)定和準(zhǔn)確。（２）分頻器電路。通常，數(shù)字鐘的晶體振蕩器輸出頻率較高，為了得到1Hz的秒信號輸入，需要對振蕩器的輸出信號進(jìn)行分頻。

通常實(shí)現(xiàn)分頻器的電路是計(jì)數(shù)器電路，一般采用多級二進(jìn)制計(jì)數(shù)器來實(shí)現(xiàn)。例如，將32768Ｈz的振蕩信號分頻為1Ｈz的分頻倍數(shù)為32768（215），即實(shí)現(xiàn)該分頻功能的計(jì)數(shù)器相當(dāng)于15級二進(jìn)制計(jì)數(shù)器。常用的二進(jìn)制計(jì)數(shù)器有74HC393等。（３）時(shí)間計(jì)數(shù)單元。時(shí)間計(jì)數(shù)單元有時(shí)計(jì)數(shù)、分計(jì)數(shù)和秒計(jì)數(shù)等幾個(gè)部分。時(shí)計(jì)數(shù)單元一般為十二進(jìn)制計(jì)數(shù)器或二十四進(jìn)制計(jì)數(shù)器，其輸出為兩位8421BCD碼形式；分計(jì)數(shù)和秒計(jì)數(shù)單元為六十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，其輸出也為8421BCD碼。

一般采用十進(jìn)制計(jì)數(shù)器(如74HC290、74HC390等)來實(shí)現(xiàn)時(shí)間計(jì)數(shù)單元的計(jì)數(shù)功能。欲實(shí)現(xiàn)十二進(jìn)制和六十進(jìn)制計(jì)數(shù)還需進(jìn)行計(jì)數(shù)模值轉(zhuǎn)換。（4）譯碼驅(qū)動(dòng)及顯示單元。計(jì)數(shù)器實(shí)現(xiàn)了對時(shí)間的累計(jì)以8421BCD碼形式輸出，為了將計(jì)數(shù)器輸出的8421BCD碼顯示出來，需用顯示譯碼電路將計(jì)數(shù)器的輸出數(shù)碼轉(zhuǎn)換為數(shù)碼顯示器件所需要的輸出邏輯和一定的電流，一般這種譯碼器通常稱為7段譯碼顯示驅(qū)動(dòng)器。常用的7段譯碼顯示驅(qū)動(dòng)器有CD4511。（5）校時(shí)電源電路。當(dāng)重新接通電源或走時(shí)出現(xiàn)誤差時(shí)都需要對時(shí)間進(jìn)行校正。通常，校正時(shí)間的方法是：首先截?cái)嗾５挠?jì)數(shù)通路，然后再進(jìn)行人工觸發(fā)計(jì)數(shù)或?qū)㈩l率較高的方波信號加到需要校正的計(jì)數(shù)單元的輸入端，校正好后，再轉(zhuǎn)入正常計(jì)時(shí)狀態(tài)即可。

(6）整點(diǎn)報(bào)時(shí)電路。

一般時(shí)鐘都應(yīng)具備整點(diǎn)報(bào)時(shí)電路功能，即在時(shí)間出現(xiàn)整點(diǎn)前數(shù)秒內(nèi)，數(shù)字鐘會自動(dòng)報(bào)時(shí)，以示提醒。其作用方式是發(fā)出連續(xù)的或有節(jié)奏的音頻聲波，較復(fù)雜的也可以是實(shí)時(shí)語音提示。12.1.2數(shù)字鐘的設(shè)計(jì)與制作

1.設(shè)計(jì)要求

用中小規(guī)模集成電路設(shè)計(jì)并制作一個(gè)數(shù)字鐘，指標(biāo)要求如下：

(1)時(shí)間以12小時(shí)為一個(gè)周期；

(2)顯示時(shí)、分、秒；

(3)具有校時(shí)功能，可以分別對時(shí)及分進(jìn)行單獨(dú)校時(shí)，使其校正到標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間；

(4)計(jì)時(shí)過程具有報(bào)時(shí)功能，當(dāng)時(shí)間到達(dá)整點(diǎn)前10秒時(shí)進(jìn)行蜂鳴報(bào)時(shí)；

(5)為了保證計(jì)時(shí)的穩(wěn)定及準(zhǔn)確，須由晶體振蕩器提供標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間基準(zhǔn)信號。

2.設(shè)計(jì)與制作步驟

設(shè)計(jì)與制作步驟如下：

(1)根據(jù)要求，選擇數(shù)字鐘電路設(shè)計(jì)方案，如圖12－1所示。

(2)電路設(shè)計(jì)及元器件選擇。

①振蕩電路與分頻電路：根據(jù)要求，振蕩電路應(yīng)選擇晶體振蕩電路，前已述及。振蕩電路可以由圖12－2所示的非門來實(shí)現(xiàn)。為使電路具有更高的Q值以提高振蕩頻率的穩(wěn)定性，這里選擇CMOS非門，從減小電路功耗的角度來考慮，這也是一種較好的選擇，因此，電路的其它部分也應(yīng)盡量采用CMOS集成電路來實(shí)現(xiàn)。另外，若為適應(yīng)低電壓工作條件，還應(yīng)考慮采用74HC系列（低壓可達(dá)2V）的集成電路。晶體XTAL的頻率選為32768Hz。該元件專為數(shù)字鐘電路而設(shè)計(jì)，其頻率較低，有利于減少分頻器級數(shù)。

從有關(guān)手冊中，可查得C1、C2均為30pF。當(dāng)要求頻率準(zhǔn)確度和穩(wěn)定度更高時(shí)，還可接入校正電容并采取溫度補(bǔ)償措施。

由于CMOS電路的輸入阻抗極高，因此反饋電阻R1可選為10MΩ。較高的反饋電阻有利于提高振蕩頻率的穩(wěn)定性。

非門電路可選74HC00或74HC04等。

由于晶體振蕩器輸出頻率為32768Hz，為了得到1Hz的秒信號輸入，需要對振蕩器的輸出信號進(jìn)行15級二進(jìn)制分頻。實(shí)際上，從盡量減少元器件數(shù)量的角度來考慮，這里可選多級二進(jìn)制計(jì)數(shù)電路CD4060和CD4040來構(gòu)成分頻電路。CD4060和CD4040在數(shù)字集成電路中可實(shí)現(xiàn)的分頻次數(shù)最高，而且CD4060還包含振蕩電路所需的非門，使用更為方便。

CD4060為１４級二進(jìn)制計(jì)數(shù)器，它可以將32768Ｈz的信號分頻為２Ｈz。CD4060的內(nèi)部框圖如圖12－3所示，從圖中可以看出，CD4060的時(shí)鐘輸入端與兩個(gè)串接的非門加上外接元件可以直接實(shí)現(xiàn)振蕩和分頻的功能。圖12－3

CD4060的內(nèi)部框圖圖12－4

CD4040的內(nèi)部框圖綜上所述，可選擇CD4060同時(shí)構(gòu)成振蕩電路和分頻電路。按照圖12－3所示，在CP0和CP0之間接入振蕩器外接元件可實(shí)現(xiàn)振蕩，并利用時(shí)計(jì)數(shù)電路中多一個(gè)2分頻器（后述）可實(shí)現(xiàn)15級2分頻，即可得1Hz信號。

②時(shí)間計(jì)數(shù)電路：一般采用十進(jìn)制計(jì)數(shù)器來實(shí)現(xiàn)時(shí)間計(jì)數(shù)單元的計(jì)數(shù)功能。為減少器件使用數(shù)量，可選74HC390，其內(nèi)部邏輯框圖如圖12－5所示。該器件為雙2－5－10異步計(jì)數(shù)器，并且每一計(jì)數(shù)器均提供一個(gè)異步清零端（高電平有效）。圖12－5

74HC390(1/2)的內(nèi)部邏輯框圖秒個(gè)位計(jì)數(shù)單元為十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，無需進(jìn)制轉(zhuǎn)換，只需將ＱＡ與ＣＰＢ（下降沿有效）相連即可。ＣＰＡ（下降沿有效)與1Hz秒輸入信號相連，ＱD可作為向上的進(jìn)位信號與十位計(jì)數(shù)單元的ＣＰＡ相連。

秒十位計(jì)數(shù)單元為六進(jìn)制計(jì)數(shù)器，需要進(jìn)制轉(zhuǎn)換。將十進(jìn)制計(jì)數(shù)器轉(zhuǎn)換為六進(jìn)制計(jì)數(shù)器的電路連接方法如圖12－6所示，其中ＱC可作為向上的進(jìn)位信號與分個(gè)位的計(jì)數(shù)單元的ＣＰＡ相連。圖12－6十進(jìn)制－六進(jìn)制計(jì)數(shù)器轉(zhuǎn)換電路分個(gè)位和分十位計(jì)數(shù)單元電路結(jié)構(gòu)分別與秒個(gè)位和秒十位計(jì)數(shù)單元的完全相同，只不過分個(gè)位計(jì)數(shù)單元的ＱD作為向上的進(jìn)位信號應(yīng)與分十位計(jì)數(shù)單元的ＣＰＡ相連，分十位計(jì)數(shù)單元的ＱC作為向上的進(jìn)位信號應(yīng)與時(shí)個(gè)位計(jì)數(shù)單元的ＣＰＡ相連。

時(shí)個(gè)位計(jì)數(shù)單元電路結(jié)構(gòu)仍與秒個(gè)位計(jì)數(shù)單元的相同，但是要求，整個(gè)時(shí)計(jì)數(shù)單元應(yīng)為十二進(jìn)制計(jì)數(shù)器，不是10的整數(shù)倍，因此需將個(gè)位和十位計(jì)數(shù)單元合并為一個(gè)整體才能進(jìn)行十二進(jìn)制轉(zhuǎn)換。利用1片75HC390實(shí)現(xiàn)十二進(jìn)制計(jì)數(shù)功能的電路如圖12－7所示。圖12－7十二進(jìn)制計(jì)數(shù)器電路另外，圖12－7所示電路中，尚余一個(gè)二進(jìn)制計(jì)數(shù)單元，正好可作為分頻器2Hz輸出信號轉(zhuǎn)化為1Hz信號之用。

③譯碼驅(qū)動(dòng)及顯示單元電路：選擇CD4511作為顯示譯碼電路；選擇LED數(shù)碼管作為顯示單元電路。

④校時(shí)電路：根據(jù)要求，數(shù)字鐘應(yīng)具有分校正和時(shí)校正功能，因此，應(yīng)截?cái)喾謧€(gè)位和時(shí)個(gè)位的直接計(jì)數(shù)通路，并采用正常計(jì)時(shí)信號與校正信號可以隨時(shí)切換的電路接入其中。圖12－8所示即為用COMS與或非門實(shí)現(xiàn)的時(shí)或分校時(shí)電路。其中，In1端與低位的進(jìn)位信號相連；In2端與校正信號相連，校正信號可直接取自分頻器產(chǎn)生的1Hz或2Hz（不可太高或太低）信號；輸出端則與分或時(shí)個(gè)位計(jì)時(shí)輸入端相連。圖12－8分或時(shí)校正電路(仿真電路)如圖12－8所示，當(dāng)開關(guān)打向下時(shí)，因?yàn)樾Ｕ盘柡?相與的輸出為0，而開關(guān)的另一端接高電平，正常輸入信號可以順利通過與或門，故校時(shí)電路處于正常計(jì)時(shí)狀態(tài)；當(dāng)開關(guān)打向上時(shí)，情況正好與上述相反，這時(shí)校時(shí)電路處于校時(shí)狀態(tài)。顯然，這樣的校時(shí)電路需要兩個(gè)。若門電路采用TTL型，則可省去電阻R1和R2。

與或非門可選74HC15，非門則可選74HC00或74HC04等。

圖12－8所示校時(shí)電路存在開關(guān)抖動(dòng)問題，使電路無法正常工作，因此實(shí)際使用時(shí)，須對開關(guān)的狀態(tài)進(jìn)行消除抖動(dòng)處理。通常采用基本RS觸發(fā)器構(gòu)成開關(guān)消抖動(dòng)電路，如圖12－9所示即為帶有該電路的校正電路，其中與非門可選為74HC00等。圖12－9帶有消抖動(dòng)電路的校正電路(仿真電路)另外，在對分進(jìn)行校時(shí)時(shí)應(yīng)不影響時(shí)計(jì)數(shù)器的現(xiàn)狀態(tài)，即當(dāng)分校時(shí)時(shí)，如果產(chǎn)生進(jìn)位應(yīng)該不影響時(shí)計(jì)數(shù)的計(jì)數(shù)或不產(chǎn)生進(jìn)位作用，因此，可用分校時(shí)時(shí)RS觸發(fā)器的0輸出狀態(tài)來封鎖進(jìn)位輸入信號。74HC51正好為3－3輸入的與或非門，多出的輸入端可作為封鎖信號輸入之用。⑤整點(diǎn)報(bào)時(shí)電路：根據(jù)要求，電路應(yīng)在整點(diǎn)前10秒鐘內(nèi)開始整點(diǎn)報(bào)時(shí)，即當(dāng)時(shí)間在59分50秒到59分59秒期間時(shí)，報(bào)時(shí)電路報(bào)時(shí)控制信號。

當(dāng)時(shí)間在59分50秒到59分59秒期間時(shí)，分十位、分個(gè)位和秒十位均保持不變，分別為5、9和5，因此可將分計(jì)數(shù)器十位的QＣ和QＡ、個(gè)位的QＤ和QＡ及秒計(jì)數(shù)器十位的QＣ和QＡ相與，從而產(chǎn)生報(bào)時(shí)控制信號。

報(bào)時(shí)電路可選74HC30來構(gòu)成。74HC30為8輸入與非門。

選蜂鳴器為電聲器件，蜂鳴器是一種壓電電聲器件，當(dāng)其兩端加上一個(gè)直流電壓時(shí)就會發(fā)出鳴叫聲，兩個(gè)輸入端是極性的，其較長引腳應(yīng)與高電位相連。

與非門74HC30輸出端應(yīng)與蜂鳴器的負(fù)極相連，而蜂鳴器的正極則應(yīng)與電源相連。

(3)根據(jù)上述設(shè)計(jì)思路，可畫出實(shí)際電路圖（或直接畫仿真電路圖，自行畫出）。

(4)電路仿真調(diào)試。在完成電路的初步設(shè)計(jì)后，再對電路進(jìn)行仿真調(diào)試，目的是為了觀察和測量電路的性能指標(biāo)并調(diào)整部分元器件參數(shù)，從而達(dá)到各項(xiàng)指標(biāo)的要求。

(5)PCB圖的設(shè)計(jì)與生成。

①由仿真電路直接生成網(wǎng)絡(luò)表；

②調(diào)用PROTELPCB，并進(jìn)行元器件合理布局；

③調(diào)用網(wǎng)絡(luò)表，并自動(dòng)布線；

④PCB圖的人工調(diào)整；⑤打印輸出。

PCB板一般由生產(chǎn)商根據(jù)圖紙進(jìn)行生產(chǎn)，電路設(shè)計(jì)者無需介入。

(6)電路焊接與裝配。

①元器件老化與抽樣檢測；

②元器件預(yù)處理；

③基于PCB板的元器件焊接與電路裝配。

(7)實(shí)際電路測試與改進(jìn)。選擇測量儀表與儀器，對電路進(jìn)行實(shí)際測量與調(diào)試，調(diào)整電路參數(shù)，并解決存在的問題或電路故障等。

12.2智力競賽搶答器電路設(shè)計(jì)

12.2.1智力競賽搶答器的工作原理

1.工作原理

按下復(fù)位(Space)鍵，與電源接通得到高電平，同時(shí)加到4個(gè)D觸發(fā)器的CD端，使得4個(gè)觸發(fā)器的Q端輸出高電平，4個(gè)發(fā)光二極管熄滅，4輸入與非門U7B輸出低電平，U4A被封鎖，蜂鳴器不響。

2.設(shè)計(jì)依據(jù)

4013BD為雙D上升沿觸發(fā)器集成電路，其真值表如12－1所示。表12－1

4013BD的真值表邏輯表達(dá)式：4011BD為雙輸入4與非門，其真值表如表12－2所示。表12－3

4012BD的真值表邏輯表達(dá)式：12.2.2電路設(shè)計(jì)

1.電路原理圖

智力競賽搶答器功能仿真圖如圖12－10所示。

2.驗(yàn)證功能

智力競賽搶答器電路的各點(diǎn)輸出波形如圖12－11所示。圖12－10智力競賽搶答器功能仿真圖圖12-11智力競賽搶答器功能仿真仿真波形

12.3循環(huán)彩燈控制電路設(shè)計(jì)

12.3.1循環(huán)彩燈控制電路設(shè)計(jì)任務(wù)及要求

1.設(shè)計(jì)任務(wù)

設(shè)計(jì)一個(gè)可以循環(huán)移動(dòng)的彩燈控制電路，燈總數(shù)為8盞，技術(shù)指標(biāo)如下：

(1)1、5亮，其余滅，右移三次后全滅；

(2)4、8亮，其余滅，左移三次后全滅；

(3)4、5亮，其余滅，各向兩邊移三次后全滅；

(4)1、8亮，其余滅，各向中間移三次后全滅；

(5)燈移動(dòng)間隔為1s。

2.設(shè)計(jì)要求

(1)制定方案。根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)，制定兩種設(shè)計(jì)方案，畫出框圖。

(2)電路設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)各單元電路并計(jì)算其參數(shù)，提出元件清單。

(3)電路仿真。通過EDA工具軟件對電路進(jìn)行仿真。

(4)制作電路并調(diào)試。

(5)撰寫設(shè)計(jì)報(bào)告。

3.工作原理

8盞燈可分為兩組。每組只有一盞燈亮。每盞燈的移動(dòng)方向各有兩種，即左移或右移。組與組之間的方向也有兩種，即同向或反向。

同向即同時(shí)向左移動(dòng)或同時(shí)向右移動(dòng)。反向即同時(shí)從兩邊向中間移動(dòng)或同時(shí)從中間向兩邊移動(dòng)。此控制電路的原理框圖如圖12－12所示。圖12－12循環(huán)彩燈控制電路原理框圖圖12－12中的各功能說明如下：

(1)時(shí)鐘源：周期性的方波信號，用于控制燈移動(dòng)的快慢。

(2)周期控制：用于控制每組燈一輪移動(dòng)的時(shí)間。

(3)方向控制：用于控制燈移動(dòng)的方向。

(4)同向、反向控制：用于兩組燈移動(dòng)的方向同向與否的控制。

(5)輸出驅(qū)動(dòng)：接收上述各模塊的控制信號，將其變成需要執(zhí)行的輸出信號。

(6)執(zhí)行:將輸出驅(qū)動(dòng)的輸出信號表現(xiàn)成循環(huán)點(diǎn)亮的形式。

(7)電源：給整個(gè)系統(tǒng)供電。12.3.2電路設(shè)計(jì)

1.時(shí)鐘源

時(shí)鐘源如圖12－13所示。通過一個(gè)32.768kHz晶體振蕩器和一個(gè)4060分頻器分頻即可得到多種不同頻率的時(shí)鐘信號。圖12－13時(shí)鐘源

2.周期控制電路

這里選用計(jì)數(shù)器74LS163和非門74LS04對所輸入的時(shí)鐘信號進(jìn)行5分頻，用于控制每一組的4盞燈依次點(diǎn)亮后再熄滅的一輪循環(huán)的周期，如圖12－14所示。圖12－14周期控制電路

3.方向控制電路

圖12－15所示為方向控制電路。單獨(dú)對于每一組來說，移動(dòng)的方向只有兩種，即左移或右移。因此，這里用一個(gè)D觸發(fā)器74LS74將周期控制信號再一次分頻，這樣在每一個(gè)周期控制信號的周期里，方向控制輸出不是0就是1，正好用于表示左移和右移。圖12－15方向控制電路

4.同向、反向控制電路

要實(shí)現(xiàn)同向、反向控制，只要將方向控制模塊分別用于控制兩組的輸出信號為反即可，因此，可以用一個(gè)數(shù)據(jù)選擇器74LS157和一個(gè)非門74LS04來實(shí)現(xiàn)。需要同向時(shí)，選擇器就選擇A路的信號通過，需要反向時(shí)，選擇器就選擇B路的信號通過。這里的D觸發(fā)器74LS74用于控制什么時(shí)候需要同向或反向。對方向控制信號進(jìn)行2分頻，先完成同向的左移和右移，再完成反向。

5.輸出驅(qū)動(dòng)電路

圖12－16所示的輸出驅(qū)動(dòng)電路采用兩個(gè)移位寄存器74LS194來分別控制每一組。時(shí)鐘源作為移位寄存器的時(shí)鐘輸入，用于控制燈移動(dòng)的快慢。周期控制除了前面的控制外，正好可以給移位寄存器提供移位輸出的信號。方向控制及同向、反向控制通過非門74LS04用于控制移位寄存器的兩個(gè)控制引腳S0、S1，