LED 电子灯箱控制器内容摘要LED 灯箱控制，以视觉效果好、寿命长、省电在商业界得到的广泛应用，制价简单而具前景本课程设计用于 LED 频闪控制,功率强大、性能稳定；主要有主路、副路以及直亮等控制形式；频闪方式有叠加、追逐、流水循环、渐变等效果，结合个人创意，可实现更多完美动感效果注意：每路 LED 电流需控制在 15-20mA 之内；切勿短路关键字：LED 灯箱，电流；短路目录摘要 ········································1第一章: 概述及系统方案 ·······················3第二章：电路设计与分析·························5第三章：电路的安装于调试·····················14第四章：结束语·······························15附件：········································16参考文献：····································17第一章 概述及系统方案设计1.1 灯箱控制器的概述随着人民生活水平的提高、电子技术的迅速发展，人们对住宅装饰愈来愈讲究，新潮家具配上豪华灯具，不但给人以富丽堂皇的感觉，而且可使人们在劳累之余有个舒适的休息环境。
由于豪华灯具采用了电子技术，因此它不仅局限于款式和造型上的变化，而且在功能上也有突破近年来具有调光、触摸、闪烁和自控等多种功能的电子灯具以层出不穷，不但美化了家庭居室环境，而且在商店橱窗、舞厅及游乐场所等都得到了广泛的应用特别是最近几年，由于微电子技术的迅速发展，不少灯控制专用集成电路相继问世，使电子灯光控制器产生了极大的提高1.1.1 系统概述纵观人类照明史,先后经历了火光照明、白炽灯照明、荧光灯照明而LED(发光二极管)作为加入照明家族的新成员,目前正处于蓬勃发展阶段从1962 年第一支红色二极管问世,黄色、绿色、橙色、蓝光 LED 被陆续开发出来1998 年,基于蓝光的 LED 芯片的成功开发,孕育了新一代的照明 本课程设计的电路为 LED 灯箱控制，电路主要由 220V 电源输入电路、芯片处理电路（CD4017、CD4060BE） 、输出端晶闸管控制电路及 LDE 灯组成1.1.2 主要特性1．频闪控制主要频闪方式有叠加、追逐、流水、循环、渐变等效果，还可根据个人创意，实现更多完美动感效果2．功率强大主板电路采用数字电路和模拟电路相结合，使电路的驱动能力比较强3．性能稳定可靠性强，受外界影响小。
4.经济实惠电路简单，成本较低5.每路的电流受控制由于电路主要负载为 LED 发光二级管，每路 LED 电流必需控制在15~20mA 之内6.LED 的报废率较高一旦有短路现象就有可能烧毁 LED，制作过程中，建议使用灯箱测试仪1.2 灯箱控制器的系统设计1.2.1 CD4017 功能简述CD4017 是 5 位 Johnson 计算器，具有 10 个译码输出端，CP ，CR ，INH 输入端时钟输入端的斯密特触发器具有脉冲整形功能，对输入时钟脉冲上升和下降时间无限制INH 为低电平时，计算器在时钟上升沿计数；反之，计数功能无效CR 为高电平时，计数器清零Johnson 计数器，提供了快速操作， 2输入译码选通和无毛刺译码输出防锁选通，保证了正确的计数顺序译码输出一般为低电平，只有在对应时钟周期内保持高电平在每 10 个时钟输入周期CO 信号完成一次进位，并用作多级计数链的下级脉动时钟 1.2.2. CD4060BE 简述CD4060BE 系列的芯片，除了跟 74 系列的电气特性有所区别外，例如： 1) 电压范围宽，应该可以工作在 3V～15V，输入阻抗高，驱动能力差外，跟74 系列的功能基本没有区别； 2) 输入时， 1/2 工作电压以下为 0，1/2 工作电压以上为 1； 3) 输出时， 1=工作电压； 0=0V 4) 驱动能力奇差，在设计时最多只能带 1 个 TTL 负载； 5) 如果加上拉电阻的话，至少要 100K 电阻；6) 唯一现在使用的可能就是计数器，CD4060 的计数器可以到 14 级二进制串行计数/分频器，这个 74 系列的做不到这么高.第二章 电路设计与分析2.1 整体电路方框图电源电路 芯片处理（CD4017、CD4060BE）晶闸管驱动控制电路LED 发光二极管发光电路2.2 交流电源输入电路在电子电路中,通常都需要电压稳定的直流电源供电。
本电路采用二极管桥式整流加滤波电路，如图 2.1 所示，四个二极管连接成电桥的形式，在四个顶点中，二极管相同极性连接在一起的一对顶点接滤波电容，不同极性接在一起的一对顶点接交流电源图 2.1工作原理如下：当 220V 交流电源上“+” 下“—”时，VD1、VD3 导通，VD2、VD4 截止，电流通过交流电源“+” VD1 负载 VD3 交流电源“—” 当 220V 交流电源上“—”下“+”时，VD2、VD4 导通，VD1、VD3 截止，电流通过交流电源“—” VD2 负载 VD4 交流电源“+ ”输出波形如图 2.2 所示：totototo 2 3 2 3Im2233uOu2uDiD = iO2U2UU2图 2.22.3 芯片处理电路1.CD4017CD4017 是 5 位 Johnson 计算器，具有 10 个译码输出端，CP ，CR ，INH 输入端时钟输入端的斯密特触发器具有脉冲整形功能，对输入时钟脉冲上升和下降时间无限制引脚图如图 2.3 所示，图 2.4CD4017 逻辑功能构图如图 2.4所示。
图 2.3CD4017图 2.4CD4017 逻辑功能构图CD4017 引脚功能：CD4017 内部是除 10 的计数器及二进制对 10 进制译码电路 CD4017 有 16支脚，除电源脚 VDD 及 VSS 为电源接脚，输入电压范围为 3–15V 之外，其余接脚为：A、频率输入脚：CLOCK(Pin14)，为频率信号的输入脚B、数据输出脚：a、 Q1-Q9(Pin3，2，4，7，10，1，5，6，9，11)，为*后的时进制输出接脚，被计数到的值，其输出为 Hi，其余为 Lo 电位b、CARRY OUT（Pin12） ，进位脚，当 4017 计数 10 个脉冲之后，CARRY OUT 将输出一个脉波，代表产生进位，共串级计数器使用D、 控制脚：a、 CLEAR(Pin15)：清除脚或称复位(Reset)脚，当此脚为 Hi 时，会使 CD4017的 Q0 为”1”，其余 Q1-Q9 为”0”b、CLOCK ENABLE(Pin13)，时序允许脚，当此脚为低电位，CLOCK 输入脉波在正缘时，会使 CD4017 计数，并改变 Q1-Q9 的输出状态 CD4017 真值表2.CD4060BECD4060B 是 14 级二进制串行计数 \分频器，工作电压在 3V~15V，输入阻抗高，输入时，1/2 工作电压以下为 0，1/2 工作电压以上为 1；输出时，1=工作电压，0=0V,其内部电路如图 2.5 所示。
图 2.52.4 晶闸管驱动控制电路晶体闸流管简称晶闸管，又名可控硅、可控整流元件它和大功率三极管比较，具有效率高、电流容量大、使用方便等优点它是由 PNPN 四层半导体构成的元件，有三个电极，阳极 A，阴极 K 和控制极 G可控硅在电路中能够实现交流电的无触点控制，以小电流控制大 电流，并且不象继电器那样控制时有火花产生，而且动作快、寿命长、可靠性好在调速、调光、调压、调温以及其他各种控制电路中都有它的身影可控硅的外形及符号如图 2.6 所示图 2.6 可控硅的外形及符号可控硅的主要参数有：(1) 额定通态平均电流 IT 在一定条件下，阳极--- 阴极间可以连续通过的 50 赫兹正弦半波电流的平均值2) 正向阻断峰值电压 VPF 在控制极开路未加触发信号，阳极正向电压还未超过导能电压时，可以重复加在可控硅两端的正向峰值电压可控硅承受的正向电压峰值，不能超过手册给出的这个参数值3) 反向阴断峰值电压 VPR 当可控硅加反向电压，处于反向关断状态时，可以重复加在可控硅两端的反向峰值电压使用时，不能超过手册给出的这个参数值4) 控制极触发电流 Ig1 、触发电压 VGT 在规定的环境温度下，阳极——阴极间加有一定电压时，可控硅从关断状态转为导通状态所需要的最小控制极电流和电压。
5) 维持电流 IH 在规定温度下，控制极断路，维持可控硅导通所必需的最小阳极正向电流近年来，许多新型可控硅元件相继问世，如适于高频应用的快速可控硅，可以用正或负的触发信号控制两个方向导通的双向可控硅，可以用正触发信号使其导通，用负触发信号使其关断的可控硅等等2.5 LED 发光二极管发光电路发光二极管是一种把电能转变为光能的半导体器件，简称 LED,由磷化镓、砷化镓等半导体材料制成，外形如图 2.7 所示图 2.7当给发光二极管加上正向偏压时，PN 结两侧的多数载流子直接复合释放出光能半导体材料受光的照射，介电子将吸收光能而变成自由电子，同时产生空穴PN 结加正向偏压时，P 区的空穴和 N 区的电子穿过 PN 结，如若在运动中复合，就有能量释放出来由硅和锗半导体材料制成的 PN 结主要以热能的形式释放出载流子复合时的能量，而磷化镓、砷化镓等半导体材料制成的 PN结则是以光的形式释放出载流子复合时的能量发光二极管可以用直流、交流、脉冲电源点亮，常用来作为显示器件，正常发光式流过发光二极管的电流称为正向工作电流，一般为几毫安至十几毫安，管子的发光强度基本上与正向电流成线性关系 LED 发光二极管连接图 公共正极（红线） ……（青线）常亮………（蓝线）频闪……（黄线）边灯控制第三章 电路的安装与调试3.1 主电路部分主电路部分的安装主要是焊接工艺方面，这是基本功，在焊接时应注意以下几点：1)要严格按照电路图进行连接元件；2)在焊接前注意清洁元器件的引脚；3)连接和操作及调试时注意相关元器件的参数和确定各元件的参数值。
如：电阻值（选合适的标称值） 、额定功率4)注意并尽量较好的对电路工艺进行设计（印刷电路板的设计、元件在板上布局等）5)焊接时加锡要适量；6)在焊接集成块时，要注意不要出现短路现象，有些空脚可以不焊接3.2 LED 发光二极管电路部分本电路的二极管均采用串联的方式，在焊接时应注意以下几点：1)弯脚整形时，避免晃动根部；2)焊接时要用镊子夹住管脚以散热，防止温度过高损坏内部结构；3)防止限流电阻太小而过流；4)每路 LED 电流需控制在 15mA~20 mA；5)要防止短路现象3.3 电路整体调试在各电路焊接完毕后通电调试：1)如通电后发现 LED 灯不亮，检查电源电路或其他电路有没有开路现象；2)如通电后发现 LED 灯有几个别不亮，检查该 LED 灯，必要时替换；注意：在调试过程中注意用电安全！第四章 结束语结束语本课程设计在结合模拟电路和数字电路的基础上完成，是我的理论和实践结合了起来，课程设计得以完成，首先应该感谢我的指导老师正是她在本论文的写作过程中的悉心指导、热情鼓励，在繁忙的工作中抽出时间来为我修改论文，我才能顺利完成我的论文此次课程设计的过程我认为不光是完成了一个任务那么简单，在这个过程中我深切的体会到做事需要严格的条理性，需要先从整体考虑然后分清先后主次顺序。
然后才能一步一步坚实的向前推。