数电课程设计循环彩灯控制器

课

程

设

计

说

明

书

班级：电子信息0901

学号：0501090108

学生姓名：张亚军

指导教师：曹建生

日期：2011.1.04

绪论

自1879年美国科学家爱迪生发明了白炽灯以来，便结束了人类“黑暗“的历史，给人类以光明，创造了巨大的财富。如今灯光已成为人民生活中必不可少的家用品。而相续发展起来的的循环彩灯也成为时代前沿的时尚艺术，它以现代高科技为基础，随着高技术日新月异的发展，其艺术性和表现力都产生了质的飞跃，实现了艺术上的创新与突破，不断创造出令人惊叹、叫绝的视觉艺术效果，给人们带来了美的享受和心灵上的震撼。

伴随着人们生活环境的不断改善和美化，在许多场合可以看到霓虹灯。LED彩灯由于其丰富的灯光色彩，低廉的造价以及控制简单等特点而得到了广泛的应用，用彩灯来装饰街道和城市建筑物已经成为一种时尚。但目前市场上各式样的LED彩灯控制器大多数用全硬件电路实现，电路结构复杂、功能单一，这样一旦制作成品只能按照固定的模式闪亮，不能根据不同场合、不同时间段的需要来调节亮灯时间、模式、闪烁频率等动态参数。这种彩灯控制器结构往往有芯片过多、电路复杂、功率损耗大等缺点而且价格昂贵。此外从功能效果上看，亮灯模式少而且样式单调，缺乏用户可操作性，影响亮灯效果。因此有必要对现有的彩灯控制器进行改进。

利用控制电路可使彩灯按一定的规律不断的改变状态，不仅可以获得良好的观赏效果，而且可以省电（与全部彩灯始终全亮相比）。再由于人们对于物质生活的要求也在逐渐提高，不光是对各种各样的生活电器的需要，也开始在环境的幽雅方面有了更高的要求。比如日光灯已经不能满足于我们的需要，彩灯的运用已经遍布于人们的生活中，从歌舞厅到卡拉OK包房，从节日的祝贺到日常生活中的点缀。这些不紧说明了我们对生活的要求有了质的飞跃，也说明科技在现实运用中有了较大的发

展。在这一设计中我们将涉及有关彩灯控制器的设计，从原理上使我们对这一设计有所了解。将其确实的与我们生活相联系起来。

课程设计任务书

一．设计题目 : 循环彩灯控制器电路

二．主要内容及要求

(1)共有红、绿、黄3色彩灯各9个，要求按一定顺序和时间关系运行。

(2)动作要求：先红灯，后绿灯，再黄灯，分别按0.5S 的速度跑动一次，然后，全部红灯亮5S，再黄灯，后绿灯，各一次。以此循环。

(3)对各组灯的控制，要求有驱动电路。

(4)对跑动电路，可以每3个一组，交叉安装，分别点亮每一组，利用视觉暂停，达到跑动的效果。

三．进度安排

1、老师给出选题内容，课程设计的相关要求，指导时间及任务完成期限。

2、根据课程设计内容及要求构造整个设计思路，复习数字电路中触发器、译码器、计数器、译码显示器等部分内容。

3、分析彩灯控制器的组成、各部分功能及工作原理。查出各芯片引脚排列及功能。进行电路的设计及仿真模拟。

4、根据电路的原理写出设计方案。

5、设计方案的检查，修正，改进，按要求打印方案。

应用价值

在家庭装饰、商业区、许多户外广告、公益广告等的灯光布置中经常需要完成彩灯循环点亮以实现灯光动态效果，做到广告、彩灯等作品色彩鲜艳，富有创艺，变化形式丰富，起着宣传和美化环境的作用，营造文明和亮丽氛围，增添人们生活乐趣。彩灯控制现已广泛用于广告、舞厅、商店方面。伴随着经济的发展和夜市的兴起循环彩灯的用途将越来越广，必然是现代都市的发展和人们生活水平提高.

循环彩灯设计

一方案设计与论证

该任务要求：先红灯，后绿灯，再黄灯，分别按0.5S的速度跑动一次，然后，全部红灯亮5S，再黄灯，后绿灯，各一次。以此循环。根据此要求电路总体上可以分为三部分：一部分电路为控制0.5s的跑动。一部分电路为控制5s的跑动。一部分电路为实现这两种跑动的循环。因此可以选用两个555多谐振荡器（一个周期为0.5秒，一个为5秒）用来控制跑动的速度，再选两个4017芯片，因为4017芯片在正常工作下，连续送入时钟脉冲时，其十个输出端会依次输出高电平。这样可以用一个4017芯片点亮0.5s的跑动，用一个4017芯片来点亮5s的跑动。选用一个JK触发器和模拟开关4066芯片来实现循环功能，即用JK触发器来控制4066芯片的开通和关闭。

二，单元电路设计与参数计算

在整个电路中，其主要的组成部分有：

555定时器和4017芯片组成的 3个一组0.5s依次跑动：

(由于仿真时，设置的时间跟实际理论计算的不符合，故仿真时时间可能不是0.5s)

555定时器和4017芯片组成的9个一组持续亮5s的

(由于仿真时，设置的时间跟实际理论计算的不符合，故

仿真时时间可能不是5s)

4066和74LS76组成的一个循环电路：

（本来是要用hc4060+CD4013（D触发器，用它做2分频电路）+32768Hz的晶振组成秒定时，产生秒脉冲来做循环电路的，不过由于其中的芯片没接触过也比较复杂，所以就没用此方案，改为用4066和74LS76组成的循环电路。）

设计过程中各个单元的详细原理、电路图和仿真状态如下：

第一部分电路：实现3个一组红灯，后黄灯，再绿灯，分别依次跑动一次的电路，电路如下图：

此电路主要用到一个555多谐振荡器和一个4017芯片，4017芯片有十个输出端口，而每3个一组的灯都接一个4017的输出端口，这样可控制任务中的9组灯。

电路中的555多谐振荡器的输出端接4017的脉冲输入控制，555多谐振荡器不断的产生脉冲送入4017芯片的脉冲输入端，从而使4017芯片的输出端（01，02，03，04，05，06，07，08，09）依次为高电平，这样就控制指灯不断的跑动！

第二部分电路：用来实现全部9个一组红灯，再黄灯，后绿灯，各亮一次。

电路如下图：