七彩灯

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【摘要】目前，许多户外商业广告、公益广告、节日彩灯等大多采用循环灯控制形式。他们通过巧妙构思与创作，可以做到广告、彩灯等作品色彩鲜艳，富有创意，变化形式丰富，起着宣传和美化环境的作用，营造文明亮丽的气氛。本设计即试图利用简单的数字集成器件完成七彩循环灯控制器的设计。

关键字：数字集成器件、七彩灯、控制器

0 引言：

一、硬件组成部分：

系统由下述模块组成

二、设计目的：

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。

2、掌握多谐振荡器的工作原理、使用方法、特点、用途及主要参数的计算方法。

三、设计步骤：

1．画原理图，对原理图元件进行封装，更新PCB，设计板图，打印，转印，腐蚀，成板、、、

2．电路安装、调试

（1）自行设计印刷电路板，并焊接。

（2）重点测试电路的可调性，短路保护。

（3）整机调试，并测量该系统的各项指标。

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。

四、设计思路：

CD4060简介

CD4060是4000系列CMOS器件中的一种，是14位二进制计数器。它内部有两反相器，外接两个电阻及一个电容就可组成振荡器，作为时钟发生器。输入时钟脉冲时(下降沿)，输出端输出记数脉冲。它有一个复位端(Reset)，当复位端为高电平时．所有输出端都是低电平，CD4060为16管脚DIP封装，各管脚排列如图3所示。其中Clock in是时钟脉冲输入，Clock out1及Clockout2是时钟脉冲输出(相位差180°，Reset是复位输入端(高电平有效)．Q4～Q14是二进制记数脉冲输出端，Vdd为电源正端(3～18V)．Vss为电源负端。

LED变色灯它由电源部分、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D1～D4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15V的稳压二极管稳压后(严格地说是被限幅后)作为驱动LED阵列的电源．经D6、C2滤波后(约14．5V)的电压供CD4060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，C 1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IL≈69C(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二进制记数器CD4060承担。时钟脉冲信号不采用一般的振荡器电路(CD4060内部有两个反相器，外接两个电阻、一个电容即可组成振荡器)，而在电源电路中串接R5，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串被点亮。Q8、Q9、Q10的输出时序如图5所示。50Hz的周期为0.02s，Q8的周期为5.12s，Q9的周期为10.24s，Q10的周期为20.48s。Q8接红色LED串的负极、Q 9接蓝色LED的负极、Q10接绿色LED串的负极．则在Q8为高电平、Q9、Q1 0为低电平时，蓝光、绿光LED串亮，混色后发出青光(因Q9、Q10为低电平，Reset端为低电平)。经过2.56s后变成R、G亮，发出黄光。

在刚出现Q8、Q9、Q10三端都是高电平时，此时12脚(Reset)上出现高电平。器件被复位，使Q4-Q14各输出端都为低电平(见附表)。一旦Q8、Q9、Q10出现低电平，红、绿、蓝光LED都亮，灯光成白光，即在出现红光后，当红光结束，马上变成白光，Reset端马上变成低电平，跳过了2.56s的灭灯情况，这是电路上设计的巧妙之处。

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。

四、总结：

通过本次设计,让我们更进一步的了解到计数器CD4060以及它的要求和性能指标和振荡器的作用，也让我们认识到在此次制作电路中所存在的问题;而通过不断的努力去解决这些问题.在解决问题的同时自己也在其中有所收获。

附件：1、原理图

2、PCB图

3、装配图

4、元器件清单