《毕业设计：多路彩灯控制电路设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《毕业设计：多路彩灯控制电路设计（13页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、彩灯控制器设计任务书彩灯控制器设计任务书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）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。1目 录1 引言32 总体设计方案 3
2、2.1 设计思路32.2 总体设计框图43 设计原理分析 43.1 脉冲信号发生器43.2 三色跑灯控制电路53.3 环形彩灯显示电路53.4 数据分配器63.5 计数器电路 73.6 计数器/译码分配 83.7 彩灯显示 84 总结与体会9参考文献 10附录 111附录 2 12附附录录 3 132多路彩灯控制器多路彩灯控制器摘要摘要:多路彩灯控制器是用于控制彩灯以不同的方式闪烁，在不同的场合起到装饰作用。它不仅美观、漂亮，而且使用性很强，可以实现中心彩灯控制一直亮、三色跑灯显示、环形彩灯闪烁显示、十路彩灯闪烁显示，电路综合运用了数字电路的基本知识，完成了多种功能的显示。关关键词键词：多路彩
3、灯控制器、555、多谐振荡器、计数器1 引言引言随着时代的发展，物质生活水平提高的同时，人们的精神生活也在不断地提高，彩灯作为一种装饰品，不仅可以使你心旷神怡，赏心悦目，还可以为夜空增添绚烂的光彩。随着城市美化的需求，各路装饰电路都日益完善，彩灯更是最佳选择。千百年来人们的生活习惯，然而此时眼中所看到的情景却是另一番天地。这种美景的形成正式归功于各种各样的彩灯。本店路的设计具有美观、大方、实用等的特点，适用与各种场所和人民，是广大人民装饰、使用的首选物品。2 总总体体设计设计方案方案2.1 设计设计思路思路电路是由脉冲产生电路、脉冲计数电路、数据分配器电路、和彩灯花样显示电路四部分组成。脉冲产
4、生电路可由 555 定时器组成的多谐振荡器产生 1HZ 的方波信号，送入十进制计数/分配器，通过对 CP 脉冲的计数产生进位信号，并产生高低不同的 10 个电平，送入第一组彩灯电路，共 10 路彩灯，用这十路电平控制 10 路彩灯的闪亮顺序，就可以实现 10 路彩灯的顺次闪亮。中心彩灯电路，由多谐振荡电路产生的 1HZ 振荡信号，直接控制两只发光二极管的闪烁。三色跑灯电路可由多谐振荡器产生的振荡信号输送给 U3、U4 的 CLK 端时 U3、U4开始同步计数，从 Q0Q9 输出端依次出现高电平使所接对应的发光二极管熄灭，而其余处于低电平输出端的相应连接的发光二极管被点亮。同理 U3、U4 中发
5、光二极管均依次点亮、熄灭。在 U3、U4 各输出在，在任一时刻，它们总会有一个输出端，输出高电平3而其余输出端均为低电平；所以在 U3 ，U4 每两个对应输出端为低电平时，两个对应输出端上所连接的发光二极管成为变色光，发出橙色光。当 U3 ，U4 输出的高电平处于两个变色管的相应端时，使两只变色管分别显示为红色及绿色并随着两个高电平的依次跃进，两色跑灯会随之跑动显示，而其余变色管均呈现橙色光，因此电路将呈现出红，绿两色跑灯在橙色背景下显示跑动的情景。环形彩灯闪烁电路，振荡信号通过 NE555 3 脚输出，经 RP 限流，驱动发光二极管发光。由于 a 环接负电源，故当 3 脚输出高电平时，与 a
6、 环相连接的发光二极管导通，与 b环相连接的发光二极管截至，当 3 脚输出低电平时，与 a 环相连接的发光二极管截至，当 3 脚输出低电平时，与 a 环相连的发光二极管截至，与 b 环相连的发光二极管导通， 。由于与 a 环相连的发光二极管颜色接红（R）蓝（B）间隔排列，与 b 环相连的发光二极管也是如此，对于同一双色发光二极管，是红蓝交替变化，从整体上看，形成循环闪光的效果。2.2 总总体体设计设计框框图图图 1 多路彩灯控制器整体框图上面3.设计设计原理分析原理分析。3.1 脉冲信号脉冲信号发发生器生器脉冲发生电路十进制计数器彩灯显示十进制数/分配器彩灯显示彩灯显示十进制计数/分 频器分配
7、器 彩灯显示1Hz 脉冲 4信号产生电路用 555 定时器组成的多谐振荡器组成，接通电源后，电容 C1 被充电，当 VC 上升到 2/3VCC 时，使 VO 为低电平，同时放电三极管 T 接通，此时电容 C 通过R1 和 Rb2 和 T 放电，VC 下降到 1/3VCC 时，VO 翻转为高电平。电容器 C 充电所需时间为;Tpl = R2C ln2 0.7RC1当放电时间结束后，T 截止，VCC 将通过 R R 向电容 C 充电，VC 由 1/3VCC 上升到 2/3VCC 所需的时间为：Tpl =(RA+RB)C ln0.7(RA+RB)C当 VC 上升到 23VCC 时，电路由高电平翻转为
8、低电平。如此周而复始，于是，在电路的输出端得到一个周期性的矩形波。其中：f = 1/(tpl+tph)=1.43/(RA+RB)C图 2 555 定时器组成的脉冲产生电路3.2 三色跑灯控制三色跑灯控制电电路路由 555 时基电路组成多谐振荡器，U3 、U4 为十进制分配器 CD4017,当 IC1 产生的振荡信号输送给 U3 、U4 的 CLK 端时，U3 及 U4 开始同步计时，从 Q0Q9 输出端依次出现高电平使所接对立的放光二极管被点亮。由于 U3 的 Q0Q9 输出端分别与 U4 的 Q0Q9 输出端一一对应连接，这样使得每两个相对立的输出端上的红绿发光二极管同时点亮时，变色管会发出
9、橙色光。在 U3 ,U4 各输出端中，在任一时刻，它们总会有一个输出端，输出高电平而其余输出端均为低5电平；所以在 U3 ，U4 每两个对应输出端为低电平时，两个对应输出端上所连接的发光二极管成为变色光，发出橙色光。当每两个对应的输出端一个为高电平，另一个为低电平时，该高电平使变色管中的某色发光二极管熄灭，而使该变色管呈现出低电平输出端所连接的发光二极管显示出相应颜色的光来。因为 U3 ，U4 的高电平输出端不同时处于同一只变色管中，因此每一只变色管均不会因其中两只红绿发光二极管同时熄灭而无颜色显示，当 U3 ，U4 输出的高电平处于两个变色管的相应端时，使两只变色管分别显示为红色及绿色并随着
10、两个高电平的依次跃进，两色跑灯会随之跑动显示，而其余变色管均呈现橙色光，因此电路将呈现出红，绿两色跑灯在橙色背景下显示跑动的情景。调节 RP1 可改变 IC1 振荡电路的频率使其在 15HZ 内变化，使跑灯因跑动速度不同而呈现出各种不同的效果。3.3 环环形彩灯形彩灯显显示示电电路路该电路由振荡器和红绿双色发光二极管阵列构成，NE555 时基电路与外接电阻R1，R2 及电容 C1 构成一个多谐振荡器，振荡信号通过 NE555 3 脚输出，经 RP 限流，驱动发光二极管发光。由于 a 环接负电源，故当 3 脚输出高电平时，与 a 环相连接的发光二极管导通，与 b 环相连接的发光二极管截至，当 3
11、 脚输出低电平时，与 a 环相连接的发光二极管截至，当 3 脚输出低电平时，与 a 环相连的发光二极管截至，与 b 环相连的发光二极管导通， 。由于与 a 环相连的发光二极管颜色接红（R）蓝（B）间隔排列，与 b 环相连的发光二极管也是如此，对于同一双色发光二极管，是红蓝交替变化，从整体上看，形成循环闪光的效果。电路中闪光频率 1Hz，通过改变 G 值可改变频率，G 增大频率降低，G 减小，频率升高。3.4 数据分配器6数据分配器/译码器 74LS154 芯片，此芯片为四线-十六线的数据分配器。接收 4 位2 进制代码输入，高电平有效，输入选通 G1,G2 低电平有效，输出负逻辑。74LS15
12、4 芯片的管脚图，功能表如下：图 3 74LS154 管脚图输入输出G1G2DCBA0123456789101100000001111111111100000110111111111100001011011111111100001111101111111100010011110111111100010111111011111100011011111101111100011111111110111100100011111111011100100111111111101100101011111111110170010111111111111101xxxxx111111111111x1xxxx111
13、11111111111xxxx111111111111表 1 74LS154 功能表3.5 计计数器数器电电路路计数器电路主要由 74LS93 集成电路来构成十进制计数器，再通过组合来完成所需的各种功能。工作原理; 计数器采用反馈清零法，当达到某个数值时，反馈仅为信号给使能端，使计数器所有输出都归零，然后再循环计数，这样就可以完成计数功能。74LS93 是集成二进制计数器芯片，它的内部逻辑为：10189GND1112131474LS93765432Q4CP2图 4 4 位二进制计数器 74LS93VCCR1R2CP1Q1Q2Q3输入A输入B(2)(3)(14)(1)(12)(9)(8)(11)
14、1(0R)2(0RBQJQKCKJQKCKJQKCKJQKCKAQCQDQ表 3 复位计数功能表输出端复位输入端H L XH X LL L L L 计 数计 数)1(0R )2(0R BQ AQ CQ DQ输出端计数0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15L L L L L L L L H H H H H H H HL H L H L H L H L H L H L H L HL L H H L L H H L L H H L L H HL L L L H H H H L L L L H H H HBQ AQ CQ DQ表 2 计数器逻辑功能状态表8图 5 内部逻辑图3.6 计计数器数器/译码译码分配器分配器电路采用十进制计数/分频器 CD4017，它是一种用途非常广泛的电路。内部由计数器和译码器两部分电路组成，由译码器输出实现对脉冲信号的分配，整个输出时需时00、01、09 依次出现与时钟同步的高电平，宽度等于时钟周期。4017 有三个输入端， ，十个输出端和一个进位输出端。没输入十个计数脉冲，进位输出就得到一个正脉冲。图 6 4017 管脚图3.7 彩灯彩灯显显示示电电路路9此电路分为四路彩灯，每路都有自己的控制电路。图中发光二极管采用普通发光二极管，分别为红色、绿色、蓝色；电
