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1、河南科技学院新科学院电子课程设计报告 题目：彩灯控制电路 专业班级：电气工程及其自动化092 姓名： 时 间：2011.06.06 2011.06.15 指导教师： 完成日期：2011年06月 15 日彩灯控制电路任务书1设计目的与要求 设计一个彩灯控制器，要认真并准确地理解有关要求，独立完成系统设计，在双干线的路口上，交通信号灯的变化按照下面假定进行计时：(1)多路彩灯（至少4路）；(2)任何时刻彩灯闪烁，彩灯交替时间为1s；(3)能完成3种以上闪烁功能的切换。2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；(5)
2、PCB文件生成与打印输出。3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。4答辩在规定时间内，完成叙述并回答问题。目录一引言（1）二设计任务与要求（1）三总体框图（1）（1）秒脉冲电路 （1）（2）彩灯维持电路 （2）（3）控制显示电路 （3）四选择器件（5）（1）555定时器-（5）（2）74ls194-（7）五功能模块-（11）六总体设计电路 (12)七设计心得体会- (13)附录1-（14）附录2- (15)参考文献-(15)简易彩灯控制电路摘 要：该设计是一种彩灯控制电路，它通过两片集成双向移位寄存器74LS194和开关控制左移、右移以及全亮、全灭等功能，许多电路都是在
3、此基础上再增加电路实现各种花样，可用于节目灯光布置、广告灯牌设计、电器彩灯装饰等场合，由于其观赏性强，再美化生活中已成为必不可少的应用。关键词：彩灯控制器；555定时器；拨码开关；双向移位寄存器一 引言小康社会已经到来，随着人们对生活精神文明越来越高的要求，审美视觉已越来越深入到细微的丰富生活中，彩灯控制器的广泛应用为美化生活提供了多姿多彩。随着现在社会的发展，人们生活水平的提高，人们对娱乐环境的要求越来越高，娱乐环境中的灯光控制，成了一个重要的部分，为此，各种满足人们需要的彩灯控制器被设计出来了。在当今这个社会，彩灯的发展方向非常广泛，各种娱乐场所，酒店，广场等，都采用了彩灯烘托环境的美好，
4、尤其是各类娱乐场所，灯光的配置几乎成了其硬件的主要部分，如果灯光设计的合理化，智能化，将会给客人以焕然一新的感觉，这种身心上的享受，将会成为娱乐公司抓住客户的必要手段。此外，随着电子技术的高速发展，对于彩灯控制也就相当容易了，无论从技术上讲还是从需求上讲，彩灯都有很高的发展前景。(内容为小四号仿宋，首行缩进二个字，行距为固定值20。)二 总设计方案控制8个不同颜色的彩灯依次由暗变亮，若8个都亮后，维持一段时间，然后熄灭，此后不断重复上述过程。三 总体框图彩灯控制电路由三个模块构成，显示电路秒脉冲电路和维持电路。秒脉冲电路全程为电路提供矩形波信号使彩灯定时发亮；显示电路为维持电路提供电源：维持电
5、路在显示电路部分提供电源的情况下为电路提供一段较长的高电平，使彩灯在全部变亮后保持一段时间。同时结合显示电路部分所带元件（主要是74LS194）的性质，使彩灯从右到左依次由暗变亮，亮后维持一段时间，然后熄灭，并且不断重复。1秒脉冲电路本电路秒脉冲电路由一个集成的555定时器够成，当电源接通后，VCC通过对R1R2向电容器充电。电容上得到电压按指数规律上升，当电压上升到2/3VCC时，输出电压V0为零，电容器放电。当电压下降到1/3VCC时，输出电平为高电平，电容器放电结束。这样周而复始形成了振荡。 图 1、秒脉冲电路2彩灯维持电路图 2、彩灯维持电路当第八个等变亮时，使555定时器产生高电平。
6、当八个等全变亮后，使得彩灯维持一端时间，555定时器保持高电平的时间就是彩灯变亮后维持的时间。555定时器不在提供高电平是彩灯熄灭，通过调整R6R4改变555定时器保持高电平的时间。3控制显示电路图 3、控制显示电路体现8个不同颜色彩灯由暗变亮，不断重复，闪烁发光。四 选择器件（主要：555定时器74LS194）1、555定时器 555 定时器是一种模拟和数字功能相结合的中规模集成器件。555 定时器成本低，性能可靠，只需要外接几个电阻、电容，就可以实现多谐振荡器、单稳态触发器及施密特触发器等脉冲产生与变换电路。它也常作为定时器广泛应用于仪器仪表、家用电器、电子测量及自动控制等方面。 555
7、时基电路有双极型和 CMOS 型两种。LM555/LM555C 系列属于双极型。优点是输出功率大，驱动电流达 200mA。而另一种 CMOS 型的优点是功耗低、电源电压低、输入阻抗高，但输出功率要小得多，输出驱动电流只有几毫安。双极型定时器CB555是由比较器C1和C2、基本RS触发器和集电极开路的放电三极管TD三部分组成。555定时器引脚图如下所示：555引脚图介绍如下1地( GND )2触发 (TR),是下比较器的输入3输出 (OUT),有0和1两种状态,它的状态由输入所加的电平决定4复位 (R),叫上低电平(0.3V)时可使输出端为低电平5控制电压 (CV),可以用来改变上下触发电平值6
8、门限(阈值） (TH),是上比较器的输入7放电 (DIS),是内部放电管的输出,它有悬空和接地两种状态,也是由输端 的状态决定8电源电(VCC)555定时器的内部逻辑电路如下图所示：图5 、555内部原理图 上图中TR为低触发端，TH为高触发端，Rd为清零端，CO为控制电压端，D是放电端，OUT是输出端， Vcc是电源端。555定时器的逻辑功能表：表 1555逻辑功能表输 入输 出0XX0导通10导通1不变不变11截止11截止2、74LS194移位寄存器74LS194由4个触发器和它们的输入控制电路组成。SR为数据右移串行输入端，SL为数据左移串行输入端，A到D为数据并行输入端，QA到QD为数
9、据并行输出端，CLR为移步清零输入端，S0S1为工作状态控制端。图 6、74LS194逻辑符号表274LS194逻辑功能表图 7、74LS194内部原理图五 功能模块1秒脉冲电路 图 8、秒脉冲发生电路本电路秒脉冲电路由一个集成的555定时器够成，当电源接通后，VCC通过对R1R2向电容器充电。电容上得到电压按指数规律上升，当电压上升到2/3VCC时，输出电压V0为零，电容器放电。当电压下降到1/3VCC时，输出电平为高电平，电容器放电结束。这样周而复始形成了振荡。脉冲发生器由NE555与R1，R2，RP，C1，C2组成的多谐振荡器组成,它是为灯光流动控制器提供流动控制脉冲的，多谐振荡器的振荡
10、频率可根据所需要的灯光流动速度，通过RP进行调节，由于RP阻值较大，所以有较大的调速范围。Multism10.0的仿真结果如下图所示：图 9、秒脉冲控制电路图 10、秒脉冲波形图2彩灯维持电路：图 11、维持电路当第八个等变亮时，使555定时器产生高电平。当八个灯全变亮后，彩灯维持一端时间，555定时器保持高电平的时间就是彩灯变亮后维持的时间。555定时器不在提供高电平时彩灯熄灭，通过调整R6R4改变555保持高电平的时间。仿真结果图如下：图 12、彩灯维持电路图13、彩灯维持电路波形图3控制显示电路图14、显示控制电路体现8个不同颜色彩灯由暗变亮，不断重复，闪烁发光。全亮后维持一段时间。六
11、总体设计电路图 接通电源,由555组成的多谐振荡器产生脉冲信号，通过LS194寄存器移位，使输入的二进制代码译成对应的输出高电平信号，只灯泡依次由暗变亮，当第八个灯变亮时由555组成的维持电路给电路提供一个持续高电平使八个灯维持一端时间。间低电平出现时，彩灯全灭。上述步骤重复循环，从而实现任务要求。图16、总设计电路图七 设计心得体会这次电子技术课程设计历时两个星期，在整整两星期的日子里，可以说是苦多于甜，但是可以学到很多很多东西，同时不仅可以巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。以前上课的时候，老师经常强调在设计一个电路的时候，一定要事先把设计原理方框图画出来，但
12、是我开始总觉得这样做没必要，很浪费时间。但是，这次课程设计完全改变了我以前的那种错误认识，我接触的那些电路都是很短、很基础的，但是在课程设计中碰到的那些需要很多芯片才能完成的任务，画设计方框图是很有必要的。因为通过设计方框图，在做设计的过程中，我们每一步要做什么，每一步要完成什么任务都有一个很清楚的思路，而且在实验测试的过程中也有利于查错。其次，以前对于课程设计还处于一知半解的状态，但是经过这一次的课程设计，对于怎么去排错，查错，怎么去看每一步的运行结果，怎么去了解各个器件的功能我有了很大的提高。通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合的重要性，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识
13、与实践相结合起来，从理论中得出结论，从而提高自己的实际动手能力和独立思考能力，才能真正为社会服务。在设计的过程中遇到的问题，可以说是困难重重，这毕竟是第一次做的，难免会遇到各种各样的问题，从这次课程设计中我看到我的不足之处，对自己学过的知识还没有很深刻的理解和掌握。这次课程设计终于顺利完成，在设计中遇到了很多问题，最后在老师的帮助下，困难都很快的解决了。在此我对老师表示深深的感谢，同时我也对所有帮助过我的同学们表示感谢！附录1：PCB板附录2：Multism10.0的总电路仿真结果如下图所示图17、总设计电路仿真图参考文献1 谢自美电子线路设计实验测试（第二版）武汉：华中科技大学出版社，20002 徐瑞萍.模拟电子技术仿真与实验.西北工业大学出版社，20073 苏文平.电子技术实践与制作教程.国防工业出版社，2006
