彩灯控制器.docx

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彩灯控制器

河南科技学院机电学院

电子课程设计报告

题目：

彩灯控制器

班级：

电气工程及其自动化061班

姓名：

邵阳

时间：

2008.06.13~2008.06.27

辅导老师：

宋长源田熙燕苗青林

完成日期：

2008年06月27日

彩灯控制器设计任务书

一、设计目的

1.进一步掌握数字电路课程所学的理论知识。

2.了解数字电路设计基本思想和方法，学会科学分析和解决问题。

3.熟悉几种常用集成数字芯片，并掌握其工作原理，进一步学会使用其进行电路设计。

4.培养认真严谨的工作作风和实事求是的工作态度。

二、设计要求

设计一个彩灯控制器，要认真理解有关要求独立完成系统设计。

1.多路彩灯。

2.任何时刻彩灯闪烁，彩灯交替时间为1秒。

3.能完成3种以上闪烁功能的切换。

三、设计内容

1.画出电路原理图，正确使用逻辑关系。

2．确定元器件及元件参数。

3．电路仿真。

4．SCH文件生成与打印输出。

四．编写设计报告

写出设计的全过程，附上有关资料和图纸，有总结体会。

五．答辩

在规定时间，完成叙述并回答问题。

目录

1引言……………………………………………………………………………1

2总体设计方案…………………………………………………………………1

2.1设计思路……………………………………………………………………1

2.2总体设计框图………………………………………………………………1

3设计原理分析…………………………………………………………………2

4电路所用元器件及参数………………………………………………………4

5总结与体会……………………………………………………………………4

参考文献………………………………………………………………………5

附录电路原理图………………………………………………………………6

彩灯控制器

摘要:

8路移存型彩灯题目要求4种花型，本次实验分别实现这4种花型，它的设计主要采用74164接成的计数分频控制电路来实现，整个电路主要由多谐振荡器、计数分频电路控制电路构成可以实现控制8个以上的彩灯，并且可以组成多种花型。

关键词：

多谐振荡器计数分频电路控制电路

1引言

随着人们生活环境的不断改善和美化，在许多场合可以看到彩色霓虹灯。

LED彩灯由于其丰富的灯光色彩，低廉的造价以及控制简单等特点而得到了广泛的应用，用彩灯来装饰街道和城市建筑物已经成为一种时尚。

但目前市场上各式样的LED彩灯控制器大多数用全硬件电路实现，电路结构复杂、功能单一，这样一旦制作成品只能按照固定的模式闪亮，不能根据不同场合、不同时间段的需要来调节亮灯时间、模式、闪烁频率等动态参数。

因此有必要对现有的彩灯控制器进行改进。

本文提出了一种基于常用简单集成电路的彩灯控制方案，实现对LED彩灯的控制。

2总体设计方案

2.1设计思路

设计要求是多路彩灯，任何时刻彩灯闪烁，彩灯交替时间为1秒，能完成3种以上闪烁功能的切换。

所以设计的电路要有振荡电路，计数电路，控制执行电路三部分主要电路组成。

对于该课程设计可以用集成电路进行实现。

多路彩灯输出可以采用74LS164型8位单向移位寄存器集成电路，根据输入的数据输出高低电平控制彩灯的亮灭。

彩灯交替时间为一秒可以由多谐振荡器A进行控制，通过调节多谐振荡器中电位器的阻值改变振荡器的振荡频率，从而改变灯光的移动速度，实现对彩灯交替时间快慢的控制。

能完成3种以上闪烁功能的切换，也可以由设计好的多谐振荡器A和多谐振荡器B来完成，多谐振荡器A和多谐振荡B分别输出低频振荡信号和超低频振荡信号作为计数脉冲，计数电路通过对多谐振荡器A和B输出的计数脉冲进行分频处理，从而由选择性的输出计数脉冲的部分分频信号。

同时可以通过对多谐振荡器B进行调节可以改变其输出脉冲的周期，从而改变每种花样出现时间的长短，做到多种花样的切换。

同时根据该电路的特点采用电源为+5V直流电压。

2.2总体设计框图

总体设计框图

图1总体设计框图

3设计原理分析

该彩灯控制器有电源、多谐振荡器A、多谐振荡器B、十六进制分频计数器、两位二进制加法计数器、4选1数据选择器、移位寄存器和控制执行电路组成。

多谐振荡器A由时基集成电路NE555和电阻器R1、电位器RP1、电容器C5、C6组成如图2。

多谐振荡器B由时基集成电路NE555和电阻器R2、电位器RP2、电容器C7、C8组成如图3。

图2多谐振荡器A

多谐振荡A工作后，从NE555的3叫输出低频振荡信号，一路作为74LS93的计数脉冲，一路作为74LS164的移位时钟脉冲。

多谐振荡B工作后，从NE555的3脚输出超低频振荡信号，作为74LS74的计数脉冲。

图3多谐振荡器B

计数脉冲74LS93通电工作后，对输入的计数脉冲进行分频处理，从其12脚、9脚、8脚、11脚分别输出计数脉冲的2次、4次、8次、16次分频信号。

该分频信号分别输入到74LS153的6脚、5脚、4脚、3脚。

74LS74对输入的计数脉冲进行两位二进制计数后，从其两个输出端（5脚和9脚）产生4个逻辑状态数据（即“00”、“01”、“10”和“11”），这个状态作为74LS153的4个数据通道选择信号，对应于74LS93输出端（QA-QD）输出的4个分频信号。

74LS93、74LS74、74LS153组成了计数分频电路如图4。

图4计数分频电路

74LS153相当于一个受控单极4位转换开关。

当74LS74输出的逻辑状态数据为“00”时，74LS153的6脚和7脚之间的开关接通，其输出端输出2次分频信号。

当74LS74输出的逻辑状态数据为“11”时，74LS153的3脚和7脚之间的开关接通，其输出端输出16分频信号。

74LS153第7脚输出的数据信号从74LS164的输入端加入。

74LS164在移位时钟脉冲的控制下，其Q0-Q7端输出灯光信号。

组成了灯光控制电路如图5所示。

在实际电路中可用220V电压彩色灯泡代替电路图中模拟彩灯，需要供以220V电压，作为驱动电源。

图5灯光控制电路

4电路所用元器件及参数

RP1和RP2均选用有机失信可变电阻器，阻值分别为100K欧姆和2M欧姆。

C3、C6、C8选用独石电容器或涤纶电容器。

C4、C5、C7均选用耐压值为16V的铝电解电容器。

所用集成电路为：

NE555时基集成电路；74LS93型4位二进制计数器集成电路；74LS74型双D触发器集成电路；74LS153型4选数据选择器集成电路；74LS164型8位单向移位寄存器集成电路。

+5V直流电源。

5总结与体会

课程设计刚开始，拿着选定的题目不知如何入手。

毕竟课程设计不同于实验课，电路图都要自己设计。

静下心来，仔细分析题目，再加上指导老师的说明与提示，心中才有了谱。

将整个系统根据不同的功能化分成模块，再分别进行设计，逐个攻破，最后再将其整合即可。

该彩灯控制器，能控制8路彩灯完成4种花样（彩灯一亮一灭，从左向右移动；彩灯两亮两灭，从左向右移动；彩灯4亮4灭，从坐向右移动；各路彩灯从左向右逐路全部点亮后，又从右向左逐路熄灭）的循环变换。

在设计过程中，既有用过的芯片，又有没用过的，只能自己查表，分析功能。

即学即用。

最后调试阶段，哪怕一个小小的错误也会使结果出不来。

通过这次课程设计，使我受益颇多。

既巩固了课堂上学到的理论知识，又掌握了常用集成电路芯片的使用。

在此基础上学习了数字系统设计的基本思想和方法，学会了科学地分析实际问题，通过查资料、分析资料及请教老师和同学等多种途径，独立解决问题。

同时，也培养了我认真严谨的工作作风。

参考文献

[1]张清战.电子技术基础实训[M].北京.科学出版社.2005（21世纪高职高专课程与教学改革）

[2]黄永定.电子线路试验与课程设计[M].北京.机械工业出版社.2005.8

[3]方大千.鲍俏伟.实用电子控制电路[M].北京.国防工业出版社.2003

[4]王俊峰.斐炳南.李传光.电子产品的设计与制作工艺[M].北京.北京理工大学出版社.1995

附录电路原理图