霓虹灯 毕业设计

长治职业技术学院信息工程系毕业设计说明书

设计课题名称霓虹灯变幻控制电路

专业班级

学生姓名

指导教师

2014年5月26日

毕业设计任务书

信息工程系毕业设计综合评价表

年月日

摘要

近年来随着科技的飞速发展，数字电子技术的应用正在不断地走向深入，同时带动传统控制日新月异更新。该设计的霓虹灯是基于数字电子技术，采用LED数码显示管以实现显示效果。该设计整体上可分为时钟脉冲发生器、计数器、译码显示电路、清零电路、控制电路等五部分。本系统具有较高的通用性及很大的使用价值，并且具有节能环保、经济实用、成本低廉等特点。

关键词：霓虹灯 LED 数字电子技术

前言

霓虹灯是一种特殊的低气压冷阴极辉光放电发光的电光源，而不同于其它诸如荧光灯、高压钠灯、金属卤化物灯、水银灯、白炽灯等弧光灯。

霓虹灯工作原理：当外电源电路接通后，变压器输出端就会产生几千伏甚至上万伏的高压。当这一高压加到霓虹灯管两端电极上时，霓虹灯管内的带电粒子在高压电场中被加速并飞向电极，能激发产生大量的电子。这些激发出来的电子，在高电压电场中被加速，并与灯管内的气体原子发生碰撞。当这些电子碰撞游离气体原子的能量足够大时，就能使气体原子发生电离而成为正离子和电子，这就是气体的电离现象。带电粒子与气体原子之间的碰撞，多余的能量就以光子的形式发射出来，这就完成了霓虹灯的发光点亮的整个过程。

霓虹灯的主要特点：

一、高效率

二、温度低，使用不受气候限制

三、低能耗

四、寿命长

五、制作灵活，色彩多样

六、动感强，效果佳，经济实用

本课程设计是数字电路的简单应用，设计了霓虹灯控制电路。此控制电路功能齐全，可以控制霓虹灯的亮灭、闪烁时间及流动方向功能，同时应用了七段数码管来显示效果。本设计在社会生活中具有广泛的应用价值。

目录

摘要 .................................................................... I 前言 ................................................................... II 目录 .................................................................. III 第一章课题概述 . (1)

1.霓虹灯的起源及发展史 (1)

1.1霓虹灯的起源 (1)

1.2霓虹灯的发展史 (1)

1.3选择课题的意义和目的 (2)

1.4本次设计的主要内容 (2)

第二章电路原理图说明 (2)

第三章电路中单元的工作原理及功能分析 (3)

1．时钟脉冲 (3)

1.1多谐振荡器 (3)

1.2分频器 (6)

2．计数器 (6)

2.1二-五-十计数器 (6)

2.2状态计数器 (8)

3.控制门电路 (10)

3.1控制门1 (10)

3.2控制门2 (10)

4．译码显示电路 (12)

4.1工作原理 (13)

4.2七段发光二极管 (13)

4.3集成电路74LS48 (14)

5．清零电路 (17)

5.1工作原理 (17)

第四章绘制整机电路原理图 (17)

第五章元器件明细表 (19)

第六章系统调试 (19)

总结与展望 (19)

致谢 (20)

参考文献 (21)

第一章课题概述

1.霓虹灯的起源及发展史

1.1霓虹灯的起源

霓虹灯是由英文“氖灯”，即“NEONSIGN”得来的，“霓虹”两字实际上是“NEON”的译音，而现在人们已经把“霓虹灯”当作专用词运用了。霓虹灯自1910年问世以来，历经百年不衰。它是一种特殊的低气压冷阴极辉光放电发光的电光源，而不同于其它诸如荧光灯、高压钠灯、金属卤化物灯、水银灯、白炽灯等弧光灯。霓虹灯是靠充入玻璃管内的低压惰性气体，在高压电场下冷阴极辉光放电而发光。霓虹灯的光色是由充入惰性气体的光谱特性决定：光管型霓虹灯充入氖气，霓虹灯发红色光；荧光型霓虹灯充入氩气及汞，霓虹灯发蓝色、黄色等光，这两大类霓虹灯都是靠灯管内的工作气体原子受激辐射发光。

1.2霓虹灯的发展史

霓虹灯的发展可以追溯到英国物理学家和化学家法拉第对气体放电的研究，电流通过含有少量正负离子的气体时，受紫外线、宇宙射线、微量放射物质的作用，在足够高的外加电压作用下运动，并与中性气体分子碰撞后，使中性分子发生电离，因而离子的数目倍增。电流通过气体时还伴有发光现象，即所谓的辉光放电。其发光的颜色随所充气体的不同而不同。法拉第的理论及其在实验上的成就，为霓虹灯技术的发展奠定了坚实的基础。

霓虹灯始源于法国。当时所用的灯体玻管的直径为45毫米，先将玻璃管弯制成所需的文字或图案，然后再用1只电压为1万多伏的变压器供电，使之发光。当时，灯管两端电极采用石墨制成，内部充入氮气或二氧化碳气体，前者会发红光，后者发白光。由于这两种气体较活泼，很容易和石墨电极起化学反应，阴极溅散出的石墨很快在玻璃管内壁形成黑色薄膜层，并大量吸收充入灯管内的气体，使灯管的充气压力很快下降，致使霓虹灯的寿命很短。当时为了解决这个问题，特在霓虹灯管上加1个特殊的电磁阀门，并在霓虹灯使用一段时间以后再往灯内重新补充一定量的气体，但这样做并未能在根本上克服上述缺陷。因此，这种灯不仅寿命短、制作工艺复杂，而且造价昂贵，很难普及。在1907年至1910年期间，科学家克洛德和林德发明了液态空气分馏。利用这一发明，在霓虹灯内充入一定的惰性气体，这样就明显减缓了气体在灯管内部的消耗速度，颜色也丰富了，可产生红、绿、蓝、黄等颜色。第二次世界大战前夕，光致发光的