多路彩灯控制器

郑州科技学院

《数字电子技术》课程设计

题目流水彩灯控制器____

学生姓名xx

专业班级xx

学号xx

院（系）电气工程学院

指导教师xx

完成时间2013年12月27日

郑州科技学院

数字电子技术课程设计任务书

专业自动化班级一班学号xx姓名xx

一、设计题目流水彩灯控制器

二、设计任务与要求

1.彩灯能够自动循环点亮。

2.彩灯循环显示且频率快慢可调。

3.该控制电路具有8路以上的输出。

三、参考文献

[1] 江晓安，董秀峰. 数字电子技术. 西安：西安电子科技大学出版社，2008

[2] 王毓银. 脉冲与数字电路（第3版）. 北京：高等教育出版社，1999

[3] 谢自美. 电子线路设计、实验、测试，第二版. 武汉：华中科技大学出版社，2000

[4] 陈明义. 电子技术课程设计实用教程. 长沙：中南大学出版社，2010

四、设计时间

2013 年12 月23 日至2013 年12 月27 日

指导教师签名：

专业负责人签名：

年月日

目录

1实验目的 (1)

2 设计要求及原理 (1)

3 设计方案 (2)

3.1 振荡电路 (2)

3.2 计数器／译码分配器 (3)

4 主要元件介绍 (3)

4.1 555定时器 (3)

4.2CD4017 (5)

4.3 显示电路设计 (7)

5 具体设计过程 (7)

5.1 用555定时器组成多谐振荡器 (7)

5.2CD4017与发光二极管组成的显示电路图 (8)

5.3电路总图 (9)

6 调试与故障分析 (9)

7 总结 (10)

8 参考文献 (12)

附录1 (13)

附录2 (14)

附录3 (15)

1 实验目的

彩灯是我们日常经常使用的用品，彩灯越来越成为人们的装饰品，它不仅能美化环境，渲染气氛，还可用于娱乐场所和电子玩具中，它制作简单，过程易学，适合我们初学数字电子技术的学生进行制作。在实践中还可以提高我们的动手能力，增强我们处理问题，解决问题的能力。

在这里，我们采用555定时器、电容、电阻等组成多谐振荡电路。计数器是用来累计和寄存输入脉冲个数的时序逻辑部件。在此电路中采用十进制计数／分频器CD4017，它是一种用途非常广泛的电路。

显示电路主要由发光二极管组成当CD4017的输出端依次输出高电平时,驱动发光二极管也依次点亮，产生一种流动变化的效果。

随着十路彩灯应用越来越广，人们生活水平的提高和城市基础建设的加快，灯的用途早已不只是用于照明，在城市的亮化工程和各种大、小型的广告招牌中的大显身手。当前，许多户外商业广告、公义广告、节日彩灯等大多采用循环彩灯控制形式。它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，营造文明亮丽氛围。本设计利用廉价的数字集成器件，设计一种十路循环彩灯控制电路。该控制器由不规则时钟信号发生器、计数器、译码器和开关电路组成。

2 设计要求及原理

2.1设计要求包括：

（1）彩灯能够自动循环点亮。

（2）彩灯循环显示且频率快慢可调。

（3）该控制电路具有8路以上的输出。

（4）熟悉常用集成数字芯片，并掌握其结构组成、工作原理及逻辑功能，进一步学会使用其进行电路的设计。

2.2 设计原理如下：

用一块十进制计数分频器CD4017数字集成电路，当CPD端不断地输入计数脉冲时，其输出端Q0--Q9将会依次输出高电平，使彩灯LED1－LED10就会依次循环点亮，在视觉上就能形成流动感。时钟脉冲发生器由

555时基集成电路IC 1组成，它接成典型的无稳态工作模式，输出脉冲由第3脚输出直接送人IC2的CP端，即第14脚，作为IC2的计数脉冲，调节电位器RP可以调节其振荡频率，从而可改变灯串LED1---LED10的流动速度。

3 设计方案

3.1振荡电路

主要用来产生时间基准信号（脉冲信号）。因为循环彩灯对频率的要求不高，只要能产生高低电平就可以了，且脉冲信号的频率可调，所以采用555定时器组成的振荡器，其输出的脉冲作为下一级的时钟信号。电路如图下图所示：

图3-1彩灯循环控制器电路框图

图3-2 555定时器组成多谐振荡器

3.2 计数器／译码分配器

计数器是用来累计和寄存输入脉冲个数的时序逻辑部件。在此电路中采用十进制计数／分频器CD4017，它是一种用途非常广泛的电路。其内部由计数器及译码器两部分组成，由译码输出实现对脉冲信号的分配，整个输出时序就是O0、O1、O2、…、O9依次出现与时钟同步的高电平，宽度等于时钟周期。由它来控制十个发光二极管使它实现循环点亮。

4 主要元件介绍

4.1 555定时器

555定时器是一种电路结构简单、使用方便灵活、用途广泛的多功能电路。只要外部配接少数几个阻容电源便可组成施密特触发器、单稳态触

发器、多谢振荡器等电路。555定时器的电源电压范围宽，双极型555定时器为5~16V，CMOS555定时器为3~18V。可以提供与TTL及CMOS数字电路兼容的接口电平。555定时器还可输出一定的功率，可驱动微电机、指示灯、扬声器等。它在脉冲波形的产生与变换、仪器与仪表、测量与控制、家用电器与电子玩具等领域都有着广泛的应用。

图4-1 555定时器外引脚排图

555定时器的内部包括两个电压比较器，三个等值串联电阻，一个 RS 触发器，一个放电管 T 及功率输出级。它提供两个基准电压VCC /3 和 2VCC /3 。

555 定时器的功能主要由两个比较器决定。两个比较器的输出电压控制 RS 触发器和放电管的状态。在电源与地之间加上电压，当 5 脚悬空时，则电压比较器 C1 的反相输入端的电压为 2VCC /3，C2 的同相输入端的电压为VCC /3。若触发输入端 TR 的电压小于VCC /3，则比较器 C2 的输出为 1，可使 RS 触发器置 1，使输出端 OUT=1。如果阈值输入端 TH 的电压大于 2VCC/3，同时 TR 端的电压大于VCC /3，则 C1 的输出为 1，C2 的输出为 0，可将 RS 触发器置 0，使输出为 0 电平。功能表如下：