八路彩灯控制器课程设计Word格式.docx

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（1）可以控制8路彩灯。

（2）彩灯点亮方式既可以向左（逆时针）移动，也可以向右

（顺时针）移动，还可以左右交替移动。

（3）起始状态可预置

（4）移动速度和左右交替速度均可调节。

2.2电路万框图

图1彩灯控制方框图

第3章电路

附录1所示为彩灯控制器电路图。

它的主要元器件均彩

CMOS数字电路，驱动部分采用晶体管VT,因此具有电路简洁、工作可靠、控制形式多样，使用安全方便的特点•

3.1电路功能结构组成

整机电路包括以下功能单元：

整机的核心是两个CD40194

级联组成的8位双向移位寄存器，控制8路彩灯按一定规律闪亮。

（1）S1、S2、SB组成的预置数控制电路，它控制8位移存

器的初始状态，即8路彩灯的起始状态。

⑵D5、D6等组成时钟振荡器，它为寄存器提供时钟脉冲。

（3）D3、D4、S3等组成的移动方向控制电路，它控制移位

寄存器作左移、右移或左右交替移动。

⑷VT1〜VT8以及SSR1〜SSR8组成的8路驱动执行电

路，它在移位寄存器输出状态的控制下，驱动8路彩灯H1〜H8分别点亮或熄灭。

（5）电源部分由试验台直接提供+6V电压。

3.2整机简要工作原理

IC1和IC2级联组成8位双向移位寄存器，在D5、D6产生的时钟脉冲CP的作用下循环移位运动，如图3所示。

双向移存器的8个输出端Q1〜Q8分别经晶体管VT1〜VT8控制8个发光二极管H1〜H8。

当某Q端为”T时，与该Q端对应的VT接通相应的彩灯H的电源，使其点亮。

当某Q端为“0时，对应的VT截止切断相应彩灯H的电源而熄灭。

由于Q1〜Q8的状态在CP作用下不停地移位，所以点亮的彩灯便在H1〜H8中循环流动起来。

彩灯的初始状态由S1和S2预置，预置好后按一下SB将预置数输入，其输出端Q1〜Q8的状态（也就是彩灯H1〜H8点亮的情况）而等于预置数，而后在CP的作用下移动。

彩灯移动的方向由S3控制，也可以选择左移”、右移”或左右交替。

”

3.3门电路多谐振荡器

多谐振荡电路不仅可以由晶体管或NE555时基电路组成，而且也可以用两个CMOS门电路组成（如图2），CMOS门电路输入高电阻抗高、更容易获得较大的时间常数，尤其适用于低频时钟振荡电路，在图中所示中，D5、D6等组成多谐振荡器，产生秒信号脉冲，振荡周期T=0.15s〜0.67s（R调节），如下图所示，当B点由“0变为“1时，由于电容器C3、C4（两个电解电容反极性相接构成一个无极性大电容）的两端电压不能突变，C点也为“1，‘普通Ra使D5输入端为“1。

随着C1、C2的充放电，C点也为“1；

普通Ra使D1输入端为“1。

随着C1、C2的充放电，C点电位逐渐下降，当降至CMOS门电路的阀值（约3V）此循环形成振蒎，振荡周期T=2.2（RB+RP）*C=SRA

图2多谐振荡电路

R20是补偿电阻，可提高振荡频率的稳定度。

3.4控制电路

控制电路包括预置电路、移动方向控制电路和移动速度控制

电路等。

3.4.1预置数控制电路

预置数控制电路由两个四位地址开关S1、S2和按钮开S组成，用于设置移存器的初始状态，即彩灯的起始状态。

每个地址开关中包含四只开关，附录1所示电路图中的接法，开关闭合时为“1”开关断开时为“0”可根据要求设置。

移存器的两个状态控制端ST1、ST0分别由或门D1、D2控制。

当按下预置数开关SB时，“1龟平（+6V）加至D1、D2输入端，D1、D2输出均为“1”使ST1、ST0=“1T,设置好的预数并行进入移存器，如图3所示。

Q1Q2Q3Q4Q5QSQ7Q8

1U4h|rJ

STI

ST2

1

PlP2Ft3P^P5P5P7PS

图3预置数状态

例如，设置P1〜P8为“111001100'

，按下SB时，Q1〜Q8便成为“111001100,H1、H2、H3、H6、H7亮，H4、H5、

H8灭。

当松开SB时，ST1、ST0工“1,移存器便在CP作用下使预状态移动。

3.4.2移动方向控制电路

前面已介绍过，移存器移动方向由ST1、ST2的状态决定。

为了实现左右交替移动。

电路设计了一个由反相器D3、D4等组成的超低频多谐振荡器，并由选择开关S3控制。

1当S3将D3输入端接地时，多谐振荡器停振，使ST0、ST1状态呈“10,移动器右移，如图4（a）所示。

2当S3将D3输入端接+6V时，多谐振荡器仍停振，但不同的是ST0、ST1状态为“01”，移存器左移，如图4（b）所示。

3当S3悬空时，多谐振荡器振，使ST1、ST0状态在“01”和“10之间来回变化，移存器便左移与右移交替进行。

电位器

RP用于调解振荡周期、改变左右移动的交替时间，效替时间可在2.5秒至7.5秒左右的范围内选择。

C3、C4两电解电容反向串联，等效为一个无极性电容。

D3、D4的输出端分别经或门

D1、D2至UST1、STO端，当SB按下时，D1、D2输出均为“1”此时预置数输入。

图4移动方向示意图

343移动速度控制电路

时钟频率的高低决定了移存器的移动速度，时钟脉冲由反相器组成（详细见3.3节介绍）。

3.5双向移位寄存器

8位双向移位寄存器由IC1、和IC2级联组成，如图5所示。

IC1、IC2均可采用4位双向通用移寄存器集成电路CD40194，其性能较强，即可以左移，也可以右移；

即可以串行输入，也可以并行输出；

即可以串行输出，也可以并行输出。

CD40194有四个输出端Q〜Q4;

有四个并行数据输入商P1〜P4，一个左移串行数据输入端DL和一个右移串行数据输入端DR;

还有2个状态控制端ST1、ST0=“11”时，预置数并行输入移存器。

将两CD40194级联即可组成8位移位移位寄存器，电路中，IC1的第一位输出端（Q1）接IC2的左右移串行数据输入端DL，IC1的第四位输出端（Q4）接IC2的右移串行数据输入端DR、IC2的第一位输出端DR，两片CD40194的CP、ST1和ST0并联即可。

右移时数据按Q1—Q2—Q3—Q4—Q5—Q6—Q7—Q8的方向移动，Q8的信号又经右移串行数据输入端DR输入到Q1，形成循环。

左移时，数据按Q8JQ7JQ6JQ5JQ4JQ3JQ2JQ1的方向移动，Q1的信号又经左移串行数据输入端DL输入到Q8，形成循环。

QIQ203Q4

人卡A*

IC2

Q5Q6QZQ3Tf*牛

QIQ2ffiQ4

CT

7T1

理2

TST1:

3T2

图5双向移位寄存器

第4章组装及调试

组装前准备：

先备好所需工具（电烙铁、各元器件、万能表等）并检查元件有无损坏（本机元件可用万能表测出性能）准备工作完成后，开始捍接工作。

4.1振荡电路

先将振电路捍好，本电路采用二个门电路起振（D5、D6）电容参数为C5+C6=9.4u，各部分按电路图接法捍好。

然后用一个+6V直流稳压源直接到CD4069电源端，用一只发光二极管正极接到振荡电路输出端（D6非端），负极接地，此时二极管将会一闪一闪，此时为正常现象，再调一下RP2，二极管的闪

烁频率就会随调节而改变频率。

如果没有以上现象，查看RP2引脚有没有捍错和虚捍现象，直至电路达到上述效果为止。

此时振荡电路接近装调工作。

4.2方向控制电路

此电路较为简单，但突为重要，组装时应特别注意，这是本机功能控制的关健部位。

本电路由CD4069的二个反相器（D3、D4）和CD4071中的二个或门（D1、D2）等组成。

先捍好电容和电阻后，检查会不会起振，检查方法如同振荡控制电路。

再

将其与D1D2连接好，用万能表测D1、D2的输出端（即ST1、STO）端是否如图4所示相互变换，即（ST1和ST0）的值会不会随S3开头变化而达到停止振荡和起振，特别S3拔至悬空脚

时，二个数据会不会交替变换。

这用二个发光二极管代替表等效果更为显著，并调动RP1二个二极管变换时是否与RP1的变化而变化，如不会显示上述效果，检查方法与振荡电器一样，直至达到预设效果后，此电路完成组装工作。

4.3预置电路

此电路相对简单，接电路的接法接好后，先放置不理，因为

此电路要全电路捍接后才能有明显效果作用，调试也比较方便。

4.4显示电路

显示电路主要由晶体管VT（9014）和发光二极管代替彩灯H（文内便用H代称）组成：

先按电路的接法捍接后，用能表（X10档）黑表笔接各VT的基极，红表笔接H的负极，此时H亮，说明正常，红表笔接C极，黑表笔接e极，H会亮，正常，各个三极管接上二个方法依次测试。

如果出现问题（H不亮）要检查电路的接法和捍接是否虚捍，直至达到上述现象，此电路组装工作将近完成，并后并将e极依将接到双位移寄存器（用二片

CD40194级组成）的Q1〜Q8端（此检测法是按三极管持性和电路图连接所得出的）。

4.5移位电路

此电路由CD40194两块晶片级组成，是本机电路的核心；

捍接只需按电路图接好，并和预置电路连接装一个SB控制开头

和装上一个6V稳压晶片（7806）使整机稳定性提高。

接好后通电，在S1、S2预置你喜欢的初始状态，按SB、H1〜H8会同S1、S2所预置的状态相同（详情参考图5）松开键位SB,H1〜H8便开始循环点亮。

说明预电路和移位电路正常。

如无法达到以上功能，检查线路是否接对和虚捍问题，较对修改后仍无反应，万能表测78063脚电源是否正常，不正常。

则捍脱7806的3

脚，用万能表测电压是否正常（+6V），正常说明无问题，可能是把各式各集成块的电源极性接错，或某处短路，认真再检查几遍，如果仍不正常则只能更换CD40194（此障碍占极少数，只有极性接错后才会导致烧，否则不会双烧坏，此点最为重点）。

4.6整机调试和控制

全电路连接好后，通电让彩灯点亮，调节变速电路（振荡电

路）开关，按SB，为是否达到预置状态。

再拔动S3（交替、右移、左移）等位是否彩灯随之变化，说明正常；

最后拔到交替端

（悬空端）调节RP1交替的周期是否随调节变化而变化，会则正常（此时最好在调电路中调到最快时，效果会比较明显）。

电路达到上述工作后说明整机捍接成功。

如果中途遇到了不同的问题