灯的循环显示控制电路

数字电子课程设计

灯的循环显示控制电路

一设计课题的意义

灯是人们在生活中运用最多的一件电设备，是人们生活中依赖的设备；再很早以前灯只是做为一种照明的工具给人们的生活来更大的方便，但是随着社会的稳定、科学技术、电子技术、的迅速的发展产生了很多不同种类的灯（如：荧光灯、发光二极管、LED显示器等）在不同的领域中起到照明、指示等不同的做用。随着人们的生活水平的提高，人们对灯的应用不仅仅是做为一种照明来使用，人们希望灯不仅能给人们的生活做照明还可采取一种技术进行控制灯来给人们的生活增辉添彩。因此对灯的各种控制器件和方法便应运而生。

二总体设计方案

本次设计采用的电路可以控制n路彩灯循环闪亮，适用于家庭装饰或节日灯饰。其核心电路是一个由NE555型时基集成电路构成的单稳态触发装置。再加上由光电耦合器和双向晶闸管构成的灯光控制电路共同组成该控制电路。

三各部分电路设计

1. 电源电路设计

电源电路是由开关S1、熔断器FU、电源变压器T、整流二极管VD1~VD4、滤波电容器C10和三端集成稳压器I C1组成。

电源部分电路

开关S1选用的是按键自锁式电源开关。作用是用来接通和断开电路电源。

熔断器FU选用的型号是RM7-15型，其额定电压是220V。作用是用来切断由故障引起的短路电流和过负荷电流。

整流二极管VD1~VD4采用的是1N4007型硅整流二极管。有VD1~VD4四个二极管组成整流电流电桥；用来整流有变压器二次侧输出的交流电变成直流电。

滤波电容器C10采用的是耐压为25V的铝电解电容，其作用是滤除整流桥输出的直流电流中的交流成分。

三端集成稳压器I C1采用的是LM7812稳压集成电路，稳压器输

入端的电容C1用来进一步消除纹波,此外，输出端的电容C o与C1起到了频率补偿的作用，能防止自激振荡，从而使电路稳定工作。

2. 灯的控制电路的设计

灯的控制电路由光电耦合器和双向晶闸管组成。作用是用来接受触发信号来控制每组灯光的闪亮。

、

灯控制电路

双向晶闸管与普通的晶闸管不同，双向晶闸管相当于两个普通的晶闸管的反并联；双向晶闸管具有触发电路简单，工作性能可靠的优点。因此在交流调压、温度控制、灯光调节等电路中得到广泛的应用。

本次采用的是KS3-1型双向晶闸管（等效电路如下图）

光电耦合器是把光器件和光敏器件组装在一起构成电—光—电的开关器件；当把电信号送入光电耦合器的输入端的发光器件，发光器件就把电信号转化成光信号；光信号经过光接收器件接收并将其转化成原来的电信号。由于输入、输出之间在电的性能上是隔离的，所以在电源电压的匹配，长线的传输中的抗干扰、电路的隔离等电路中的到广泛的应用。本次设计采用的是MC3401型光电耦合器。

3. 触发电路的设计

触发电路由：以555时基电路核心器件加上外围电路中的电阻、电容、可调电阻和二极管组成单稳态触发电路，用来给灯控制电路送去出发信号来控制灯的开通和开通的时间。

（1）555时基电路的结构和原理

555时基电路是一种将模拟功能与逻辑功能巧妙结合在一起的组合集成电路，它的设计新颖构思巧妙得到广泛应用广泛。只要在外部电路中加电阻、电容、二极管等元件可以构成多谐振荡器，单稳电路，

施密特触发器等电路。

555时基电路内部框图555时基电路引脚排列

如上是 555时基电路原理图及引线排列。定时器内部由比较器、分压电路、RS触发器及放电三极管等组成。分压电路由三个5K的电阻构成，分别给A1和A2提供参考电平2/3VCC和1/3VCC。A1和A2的输出端控制RS触发器状态和放电管开关状态。当输入信号自6脚输入大于2/3VCC时，触发器复位，3脚输出为低电平，放电管T导通；当输入信号自2脚输入并低于1/3VCC时，触发器置位，3脚输出高电平，放电管截止。

4脚是复位端，当4脚接入低电平时，则V0=0；正常工作时4接为高电平。

5脚为控制端，平时输入2/3Vcc作为比较器的参考电平，当5脚外

接一个输入电压，即改变了比较器的参考电平，从而实现对输出的另一种控制。如果不在5脚外加电压通常接0.01μF电容到地，起滤波作用，以消除外来的干扰，确保参考电平的稳定。

555时基电路的功能表

（2）555时基电路构成的单稳态电路

单稳态电路的构成是在555时基电路的外围部分接几个阻容元件；单稳态电路所形成的持续脉冲宽度可以从几微秒到几个小时精度可达到0.1%。本次设计采用的就是单稳态电路。

在单稳态电路中由定时电阻R2和定时电容C2的取值多少来控制触发脉冲的宽度。（1）定时电阻R2的选择：R2的最小值以不使放电

管损坏为限度，当放电管导通时流过R2的起始充电电流不应大与5MA；R2最大值取决与比较器的阈值电流一般在0.001MA。（2）定时电容的选择：C2的最小值应大与阈值端和放电端的寄生分布电容以保证定时的稳定；C2的最大值由该电容的漏电流来决定。

在单稳态电路中在微分电路输入时可能会出现幅值大与电源的尖头脉冲，所以在R1上并联一个二极管VD5来确保尖峰幅值不大于电源的尖头脉冲。

4. 灯电路的设计

灯的类型在科技这样进步的是代中有灯泡、白织灯、荧光灯、发光二极管等。灯泡、白织灯、荧光灯相对与发光二极管太浪费电能而发光二极管工作电压低、省电、工作温度范围很宽、价廉、机械强度高、亮度好、颜色的种类各式各样、其体积大小不一，以适应不同场合。但到目前为止LED都被单个应用，尚无大量LED集成在一块玻片上的矩阵显示屏，只有物理上连在一起的矩阵显示模块。此外，还有双色和三色LED。发光二极管是一种电-光转换半导体器件，在各部门尤其是仪器，家用电器中广泛应用。

本次设计采用灯的是发光二极管。

四总体电路的设计

灯循环的总体电路电路是由电源电路、灯的控制电路、单稳态触发电路、LED显示电路四部分组成。

电路工作原理：

接通电源开关S1后，交流220V的电压经过变压器T降压、有VD1—VD4组成的整流桥整流、C10滤波产生+20的电压共给LED