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1、设计报告书多花型双节拍彩灯摘 要：彩灯控制器是用来使彩灯按照一定的形式和规律闪亮，起到烘托节日氛 围、吸引公众注意力的作用，应用前景较为广泛。彩灯控制器实现方法多种多样， 本次设计的这台彩灯控制器主要功能有：（1）可以控制 8 路彩灯或彩灯串；（2） 既可以向左（逆时针）移动，也可以向右（顺时针）移动，还可以左右交替移动；（3）彩灯起始状态可以预置；（4）移动速度和左右交替速度可调节；（5）控制 电路与负载（可以直接使用交流 220V 市电的彩灯）完全隔离。 关键词：彩灯控制器、速度可调、市电彩灯目录一、作品设计要求（3）1. 设计要求（3）2. 设计步骤（3）3. 报告要求（3）二、作品设计
2、原理分析（3）1. 系统设计框图（3）2分模块电路原理分析 （4）三、作品调试及仿真（8）1作品调试（8）2作品仿真（8）四、作品设计制作总结（15）1 设计总结（15）2. 仓I新改进意见 （16）五、参考文献（17）附录1：系统电路总图（18）多花型双节拍彩灯一、作品设计要求1设计要求：（1）设计一个八路彩灯，要以 0.25 秒和 0.5秒两种节拍运行。（2）三种不同的花型，自行设计。2设计步骤：（1）要有设计框图、采用层次的设计，分模块设计。（2）原理图法和文本法均可。（3）仿真（功能仿真和时序仿真）3报告要求：（1）将完成的设计原理图和分层的设计文件总结出来。（2）说明实验结果，从.R
3、PT中抄写资源使用情况。（ 3 ）打印出传真泼型。说明设计结果。（ 4）总结经验教训。提出建设性的意见。二、作品设计原理分析74LS1941系统设计框图 经过多种设计方案的比较和论证，最终选择了以双向移位寄存器 芯片为核心的设计方法。系统设计框图如下：图 1 系统设计框图（1）整个电路系统以双向移位寄存器为核心；（2）彩灯初值设定电路由开关和下拉电阻构成，8 个开关分别接于双向移 位寄存器的并行置数端用于设定移位寄存器的初值；（3）移位脉冲发生器是将 555 定时器接成多谐振荡电路，通过调整充电电 容及电阻的大小可以改变脉冲频率，脉冲频率决定彩灯移动的速度；（4）花样选择电路由一个单刀三掷开关
4、和一个 555 定时器构成，单刀三掷 开关用于选择彩灯左移、右移、左右交替移动三种花样。555 定时器用于定时的 输出高低电平来选择左右交替移动的时间。（5）彩灯控制电路由三极管、继电器和灯泡组成。用移位寄存器的并行输 出端控制三极管的导通或截止，从而控制继电器的工作状态，控制灯泡有规律的 点亮或熄灭。（6）电源电路2分模块电路原理分析1）移位寄存及初值设定电路移位寄存及初值设定电路如图 2。U1U27 4LS1 941237 4LS1 94vccR1 6TTTTTTTTDSW2SW DIP-4DSW1SW DIP-48J7vcc图 2 移位寄存及初值设定电路电路运用两片双向4位移位寄存器74
5、LS194，将U1的右移输入端DSR与 U2的输出端Q3相连；U1的左移输入端DSL与U2的输出端Q0相连；U2的右 移输入端DSR与U1的输出端Q3相连；U2的左移输入端DSL与U1的输出端 Q0相连，使U1、U2构成一个8位的双向移位寄存器，用于控制8路彩灯。另 外74LS194的第一引脚MR为置0端，低电平有效，所以需要将其与电源相连, 以避免置 0。用两个4P的拨码开关和8个1K的下拉电阻构成初值设置电路与移位寄存 器的并行置数端P0P3连接。当拨码开关短接时，直接将电源短接至并行置数 端，则移位寄存器相应的置数端口为高电平；若拨码开关断开，则并行置数端在 下拉电阻的作用下被设置为低电
6、平。(2)脉冲产生电路脉冲产生电路如图 3。图 3 脉冲产生电路脉冲产生电路由555定时器组成，将555芯片的第2脚和第6脚短接，构成 多谐振荡电路，这时芯片输出引脚第3脚将输出频率稳定的脉冲信号。脉冲信号 的频率可以通过调节充电电容和电阻的大小来改变。电容容值和电阻阻值的大小 与输出脉冲周期的关系可以由下式计算得出：T=T 充+T 放=0.7 (R21 + 2R20)C所以用滑动变阻器R21代替R2,那么通过调节RP的大小就可以改变输出脉冲的周期及频率。（3）花样选择电路花样选择电路如图 4。由一个单刀三掷的开关来选择彩灯花样。当单刀三掷的开关接于电源时74LS194的SO端为“1” S1端
7、通过一个反相器后为“0”则彩灯循环右移；当 单刀三掷的开关接于地时74LS194的S0端为“0” S1端通过一个反相器后为“ 1 ”, 则彩灯循环左移；当单刀三掷的开关接于555定时器的输出端时，选择左右交替 移动的花样。同样将 555 定时器接成多谐振荡的形式，输出方波的占空比是可以 调节的，所以调节滑动变阻器RP2就可以调节彩灯左右移动的时间。需要注意的是，为了实现彩灯初值设定功能，就必须要时SO、S1端同时为 “1”所以在电路中还在S0和S1两端上分别加入了一个上拉电阻。在电路调 试时应按照如下步骤进行： 断开两个反相器左边的自锁开关 通过拨码开关设定彩灯初始状态 通过单刀三掷开关选择彩
8、灯的花样 闭合两个反相器左边的自锁开关，彩灯开始循环移动4）彩灯控制电路彩灯控制电路如图 5。图 5 彩灯控制电路R7I1KJnpnf 1K彩灯控制电路的原理是通过移位寄存器的并行输出信号来控制 NPN 三极管 的导通。在这里三极管工作于开关状态，当输出端为“0”时，对应的三极管截 止，继电器就截止，彩灯不通电而熄灭；当输出端为“1”时，对应的三极管导 通，继电器就工作，彩灯通电而点亮。在本电路中，电路能够直接驱动 220V 的灯泡，便于实际应用。5）电源电路电源电路采用三端集成稳压管7806实现稳定的6V直流电压供电。将220V 的市电通过12V的变压器降压，然后经过桥式整流和电容滤波后得到
9、大约14.4V 的直流电压，然后再经过7806进行稳压。但是要注意从14.4V到6V有8.4V的 压降加在7806上，功耗较大，所以7806长时间使用后容易发烫，需要给7806 加上散热片。在加散热片前，应先在散热片与7806的接触上涂上硅汁以便于导热。三、作品调试及仿真1作品调试经过通过反复调试整个电路系统可以实现如下功能：（1）电路能够控制 8 路彩灯以左移、右移、左右交替移动三种花样循环。（2）彩灯循环移动的时间可以在 0.1 秒1 秒钟之间连续调节，调节精度为 0.05 秒（3）彩灯的初始状态可以人工任意设定。（4）当彩灯处于左右交替移动的花样时，交替的时间间隔可以在 18 秒之 间连
10、续调节。（5）电路可以直接从 220V 的市电插座上取电工作，能直接控制 220V 强电 彩灯工作，而且使用操作方便，可以在市场推广应用。2作品仿真作品在实际焊接调试之前，可以运用 EDA 软件先对电路进行仿真。在本次 设计仿真中采用Proteus软件进行仿真，仿真文件请见附件。（注意：仿真时应先 将两个铡刀开关断开，再点击“开始仿真”按钮，然后再将两个铡刀开关闭和）仿真效果如下图所示：1）当单刀三掷开关接于电源时，彩灯为右移花样U1.nNnA4DU3AD1nHnADU3SW1AR1nTF.TH电路仿真:2R1k.R11k.Ri1k.F：18 .S.1k. ?TEF：伯 ?3:.R2Ik-图7
11、INYER.TB% : TEK-.F：4,_ .Ik.: TE：n.=T.朴.；.F：8.1k .n RE .Ik.朴. 7.*LE49m. .TE： ：R .R4._ .Ik.-：TE：rr.RB.Ik. -TE-T：- g RE .1k.-=Tt|rE-.亠U2 .- 1Q-h -.vTE：.汀EE .uTEC=TE：-：DSW1.DIFJ8WJJ. TE：R.DSW1.丄DIPSUWj . .TE；：A.U1.R17 .R19 .73:. 7*LS1-En-. .GT E-TT-.R17 .INVERT Hl :TE7R- :C2 : is .丁 曰:n-3DSW2. aiP3yu_+
12、. =TE：-.ADSfli2. BiIPEVlL-. =TE：rr-.R20 .丄73：. . Da AZTE7P: INdXH .R20 .丄 73: . . DQ SZ. ?T.E 1M4JH1 .:TE：: A图6 :电路仿真:1S Lii S H K =ED_lSo o B S s5.1k.?TEi：rRF：idD2AAVte：t Z+D=TE：兀m m F:11 . LEp-giorrTAMO5仙 a D4ute：6 R12 . kEti-qcy M 24D-&5.VTE：飞 R13 .鮒严浹 町曰冲FI-14 减咽砂二 麻* 爲 F：15 丽劈 ： ：R-iai-Ep-gorWv
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