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1、中北大学电子技术课程设计说明书电子技术课程设计说明书变色灯控制电路设计中北大学信息商务学院08050443X07李少华学生姓名： 学号：电气工程及其自动化学 院：石喜玲专 业：指导教师：2010年 1月7日中北大学课程设计任务书 2010/2011 学年第一学期学院：信息商务学院专业：电气工程及其自动化学 生 姓 名：李少华学 号：课程设计题目：变色灯控制电路设计起迄日期:12月27日 1 月 7 日课程设计地点:电气工程系软件实验室指导教师:石喜玲下达任务书日期: 2010 年 12 月 27日课程设计任务书1设计目的：1. 了解并掌握电路的一般设计方法，具备初步的独立设计能力2. 学习pr
2、otel绘图软件和Multisim 2001仿真软件2设计内容和要求（包括原始数据、技术参数、条件、设计要求等）：该彩灯控制电路要求根据三基色原理，以红、绿、蓝三种基色组成一个可变色彩单元，将三种基色灯装入磨砂玻璃罩内，通过灯罩的混色原理对外循环显示七种颜色。混色原理：红色+绿色=黄色，蓝色+红色=紫色，绿色+蓝色=青色，红色+蓝色+绿色=白色。要求采用交流降压，全桥整流电路稳压输出9V直流电压对控制电路供电。控制电路由时基脉冲发生器、同步加法计数器和可控硅触发彩灯电路等部分组成。3设计工作任务及工作量的要求包括课程设计计算说明书(论文)、图纸、实物样品等：1根据设计题目要求的指标，通过查阅有
3、关资料分析其工作原理，确定器件类型，设计电路原理图；2画出电路方框图，完成电路各部分的指标分配，计算各单元电路的参数和确定各元件的参数值，叙述主要元器件的功能及他们之间的控制关系和数据传输。3用protel软件（或Multisim）绘制电路原理图，并对电路工艺进行设计绘制PCB板4利用Multisim 2001仿真软件对电路图进行仿真。课程设计任务书4主要参考文献：1.毕满清.电子技术实验与课程设计.机械工业出版社.20032.张建华.数字电子技术.机械工业出版社.20033.王 远.模拟电子技术.机械工业出版社.20034.童诗白.模拟电子技术基础.高等教育出版社.19995.阎 石.数字电
4、子技术基础.高等教育出版社.19996.王庆.Protel99SE&电路设计教程.电子工业出版社.20085设计成果形式及要求：1.电路原理图及PCB板图2. Multisim 2001仿真3.编写课程设计报告。6工作计划及进度：2010年 12月27日 12 月29日设计电路12月30日 01 月 01日绘制电路原理图并生成PCB01月02 日 01 月05日对设计的电路进行Multisim 2001仿真01月06 日 01 月07 日编写课程设计说明书，答辩或成绩考核系主任审查意见：签字：年月日目 录1引言6 2. 设计要求 63.设计的作用、目的 64. 设计的具体实现 64.1系统概述
5、 64.11变色的光学原理64.12变色灯的结构框图74.13变色灯的电路图84.2单元电路设计、仿真与分析 94.3电路的安装与调试 145.心得体会及建议 14附录A实验器件14参考文献 151.引言该彩灯控制电路要求根据三基色原理，以红、绿、蓝三种基色组成一个可变色彩单元，将三种基色灯装入磨砂玻璃罩内，通过灯罩的混色原理对外循环显示七种颜色。混色原理：红色+绿色=黄色，蓝色+红色=紫色，绿色+蓝色=青色，红色+蓝色+绿色=白色。采用交流降压，全桥整流电路稳压输出9V直流电压对控制电路供电。控制电路由由JK接成的八进制触发器承担。2. 设计要求该彩灯控制电路要求根据三基色原理，以红、绿、蓝
6、三种基色组成一个可变色彩单元，将三种基色灯装入磨砂玻璃罩内，通过灯罩的混色原理对外循环显示七种颜色。混色原理：红色+绿色=黄色，蓝色+红色=紫色，绿色+蓝色=青色，红色+蓝色+绿色=白色。要求采用交流降压，全桥整流电路稳压输出9V直流电压对控制电路供电。控制电路由时基脉冲发生器、同步加法计数器和可控硅触发彩灯电路等部分组成。3.设计的作用、目的1. 了解并掌握电路的一般设计方法，具备初步的独立设计能力2. 学习protel绘图软件和Multisim 2001仿真软、4. 设计的具体实现4.1 系统概述4.11 变色的光学原理变色灯是由红(R)、绿(G)、蓝(B)三基色LED组成的。双色LED是
7、我们十分熟悉的。一般由红光LED及绿光LED组成。它可以单独发出红光或绿光。若红光及绿光同时亮点时，红绿两种光混合成橙黄色。变色灯的变色原理如图1所示。三种基色LED分别点亮两个LED时，它可以发出黄、紫、青色(如红、蓝两LED点亮时发出紫色光)；若红、绿、蓝三种LED同时点亮时，它会产生白光。如果有电路能使红、绿、蓝光LED分别两两点亮、单独点亮及三基色LED同时点亮，则能按图1的情况发出七种不同颜色的光来。图14.12变色灯的结构框图 LED变色灯的结构框图如图2所示。它由电容降压式稳压电源、LED控制器及G、R、B三基色LED阵列组成。由于这三部分都要装入灯头内，所以其电源采用电容器降压
8、全波整流及稳压二极管稳压的简单电路。 图2电源输出15V电压供LED阵列，输出14.6V供LED控制器。控制器的输出端(1、2、3)中有一个是低电平时(如1为低电平)，则绿色LED亮，若三个输出端都是低电平时，则发出白光(绿、红、蓝光LED都亮)。 LED控制器是变色灯的关键，它是由同步JK接成的七进制触发器来承担的。4.13 变色灯的电路图 图3LED变色灯的电路如图所示。它由电源部分、变色控制部分及三基色LED阵列组成，现分别介绍其工作原理： 1电源部分 由降压电容C1、全波整流D1D4及稳压二极管D5组成的电容降压式电路是很典型的AC/DC转换电路。经9V的稳压二极管稳压后(严格地说是被
9、限幅后)作为驱动LED阵列的电源经D6、C2滤波后(约145V)的电压供JK触发器及复位的电压(高电平)。与电容C1并联的电阻R1是断开电源后，C1上的电荷经R1放电，防止灯头上带电。 这种电源的特点是，当负载的电压远小于220V时，负载上电流IL69C(C为降压电容，单位为uF，IL的单位为mA)。例如，C=0.47 u F时，流过负载的电流约32.4mA，并且这个电流是比较稳定的：另外，这种电源尺寸小(占空间小)。其缺点是对市电是不隔离的，要求封闭在灯头内，并有良好的绝缘。 2变色控制部分 变色控制部分由JK接成的七进制触发器承担。时钟脉冲信号不采用一般的振荡器电路，而在电源电路中串接R5
10、，在R5上的50Hz交流电压经R3、C3组成的微分电路形成尖脉冲作为时钟脉冲信号。在输出记数脉冲中选择Q8、Q9、Q10三端与LED负极连接。当记数脉冲输出低电平时，相应的LED被点亮。 JK触发器的电路图：图4 3三基色LED阵列三基色LED(B、R、G)每串有4个LED串联而成。由于红、绿色LED的管压降与蓝色LED的管压降不同及各种发光二极管的发光强度不同，在LED串接回路中设置了不同的限流电阻一方面强制了LED的电流另外也使发光亮度匹配更好。LED采用视角大、亮度高的草帽型。4.2 单元电路设计、仿真与分析图5黄色（红+绿） 图6紫色（红+蓝） 图7红色 图8青色（绿+蓝） 图9绿色图
11、10蓝色图11白色（红+绿+蓝） 图12 示波器仿真图4.3 电路的安装与调试在这次实验过程中，出现了很多问题：1.电路图接好后，不能仿真;经检查后发现是因为器件型号不正确。2.图中只有三个灯亮；原因是对电路器件的功能不是很理解。5.心得体会及建议通过本次课程设计让我对multisim软件有了更深的理解，能够熟练的使用此软件，也让我对电路设计有了更深的理解，学到了很多知识。懂得找到解决问题思路比找到电路图和器件更重要。在仿真前，很重要的一步是检查错误，错误在软件中会自动指出，但修改错误需要根据电路图本身多要达到的作用来一一修正。不断的新尝试和修改才能使电路图变得更完善。附录A实验器件JK触发器：参考文献1.毕满清.电子技术实验与课程设计.机械工业出版社.20032.张建华.数字电子技术.机械工业出版社.20033.王 远.模拟电子技术.机械工业出版社.20034.童诗白.模拟电子技术基础.高等教育出版社.19995.阎 石.数字电子技术基础.高等教育出版社.199915
