彩灯控制器.docx

1、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： 2008.06.132008.06.27 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

2、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。4SCH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12总体设计方案12.1设计思路12.2总体设计框图 13设计原理分析 24电路所用元器件及参数45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

3、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

4、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

5、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

6、、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

7、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

8、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

9、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

10、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.2005.83方大千.鲍俏伟.实用电子控制电路M.北京.国防工业出版社.20034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