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1、课程设计 聂诗超 终稿 - 电子技术根底 课 程 设 计 题目名称： 七彩循环装饰灯控制器的设计 姓 名：学 号：班 级：指导老师： 评语： 聂诗超 20234526 建筑电气01班 王明昌 成绩： 重庆大学电气工程学院 2023年6月目录 一、设计目的 .1 二、设计背景 .1 三、设计原理 .1 3.1桥式整流及电容滤波电路 .1 3.2 多谐振荡电路 .3 3.3 用74LS161构成八进制计数器 .3 3.4用八进制计数器驱动发光二极管构成七色灯 .5 四、设计内容和设计方案 .5 4.1设计内容及要求： .5 4.2设计方案： .5 五、一些参数的计算及一些器件的选择 .7 5.1
2、三极管的选择 .7 5.2 三极管基极限流电阻选择 .7 5.3 三极管发射极分压电阻的选择 .7 5.4变压器的选择 .7 5.5 整流二极管的选择 .8 5.6 其它二极管的选择 .8 5.7滤波电容的选择 .8 5.8多谐振荡器电阻电容的选择 .8 5.9 原件清单 .9 六、实验仿真及仿真结果 .11 6.1电路仿真图： .11 6.2 各局部仿真结果： .11 七、心得体会 .13 八、【参考文献】：p .14 七彩循环装饰灯控制器的设计 一、设计目的 1.1熟悉七彩循环装饰灯控制器电路的组成、工作原理和设计方法。 1.2掌握多谐振荡器、触发器、计数器的工作原理、使用方法、特点、用处
3、及主要参数的计算方法。 1.3熟悉集成电路CD4001、555定时器、CD40518、晶闸管、整流、滤波电路的的组成、工作原理、特点及用处。 二、设计背景 目前，很多商业广告如灯箱，节日彩灯，霓虹灯等等采用循环装饰控制的形式。七彩循环装饰灯能按设计者的要求或快或慢地循环发出红、绿、黄、蓝、紫、青、白七色光，从而起到商业宣传和美化环境的作用，给城市增添了热闹气氛。我们利用已学的模电数电相关知识，可以自行设计并焊接组装该控制电路。该控制器由变压器，整流电路，时钟信号发生器，计数器和开关电路等组成。 该电路根据三基色原理，采用红、绿、蓝三种发光二极管，通过混色作用红、绿、红+绿=黄、蓝、红+绿=紫、
4、绿+蓝=青、红+绿+蓝=白来产生七种色彩 三、设计原理 3.1桥式整流及电容滤波电路 1桥式整流电路 图1 桥式整流电路图及波形图 1 桥式整流电路由四个整流二极管组成，其中D1和D4顺向串联，D2和D3顺向串联，交流电压与两条串联支路的中点相连，两条串联支路并联后与负载RL形成回路。简化电路如上图1。 设变压器副绕组的电压为v2?2V2sinwt，式中V2是副绕组的电压有效值。 在U2的正半周，电流从变压器副边线圈的上端流出，只能经过二极管D1流向负载RL，在负载上产生一个极性为上正下负的输出电压，再由二极管D3流回变压器，所以D1、D3正向导通，D2、D4反偏截止。 在U2的负半周，其极性
5、与图示相反，电流从变压器副边线圈的下端流出，只能经过二极管D2流向负载RL，再由二极管D4流回变压器，所以D1、D3反偏截止，D2、D4正向导通。电流流过RL时产生的电压极性仍是上正下负，与正半周时一样。因此，桥式整流电路的电压和电流波形图如上图。由于二极管的单向导电作用，变压器副边的交流电压，已变换成负载两端的单极性电压，得到了整流的目的。 2电容滤波电路 图2 电容滤波电路图及波形图 电容与负载并联可实现低通滤波的功能，如上图2所示。当U2为正半周并且数值大于电容两端电压Uc时，二极管D1和D3管导通，D2和D4管截止，电流一路流经负载电阻RL，另一路对电容C充电。当Ucu2，导致D1和D
6、3管反向偏置而截止，电容通过负载电阻RL放电，Uc按指数规律缓慢下降。当u2为负半周幅值变化到恰好大于Uc时，D2和D4因加正向电压变为导通状态，u2再次对C充电，Uc上升到u2的峰值后又开场下降；下降到一定数值时D2和D4变为截止，C对RL放电，Uc按指数规律下降；放电到一定数值时D1和D3变为导通，重复上述过程。滤波电容的作用简单讲是使滤波后输出的电压为稳定的直流电压，其工作原理是整流电压高于电容电压时电容充电，当整流电压低于电容电压时电容放电，在充放电的过程中，使输出电压根本稳定。 2 3.2 多谐振荡电路 图3 多谐振荡器电路图及工作波形图 如上图3所示，多谐振荡器由一个555定时器，
7、两个电阻，两个电容构成。多谐振荡器是一种自激振荡器，在接通电后，不需要电，不需要外加触发信号即没有输入信号便能自动产生矩形脉冲。先将555定时器构成施密特触发器，再将施密特触发器的输出端经RC积分电路接回到它的输入端，即可构成多谐振荡器。其电路构成及工作波形如图5所示。接通电时，电容电压Vc=0,由功能表知，输出高电平，NMOS管截止。VDD通过电阻R2、R3给电容C2充电，充电时间常数为(R2+R3)C，电容上的电压Vc按指数规律上升；当Vc2VDD/3时，有功能表知，电路输出低电平，NMOS管导通，电容C开场通过R3放电，放电时间常数约为R3C，Vc随之下降。当下降到VcVDD/3时，电路输出高电平，NMOS管截止，之后，电容开场充电。如此周而复始，电路形成自激振荡，出现矩形脉冲。多谐振荡器产生的矩形脉冲作为后续的计数器电路的时钟信号，可以控制彩灯循环变化的速度，使彩灯发光时间各不一样，从而起到变速循环的效果。 3.3 用74LS161构成八进制计数器 图4 74LS161管脚图 3 第 页 共 页
