八路彩灯控制器课程设计

第1章绪论

彩灯，又名花灯，是我国普遍流行的传统的民间的综合性的工艺品。彩灯艺术也就是灯的综合性的装饰艺术。彩灯的产生，是从人类运用火、发明灯、制造灯具等发展而来的。随着我国科学技术的发展，彩灯艺术更是花样翻新，奇招频出，传统的制灯工艺和现代科学技术紧密结合，将电子、建筑、机械、遥控、声学、光导纤维等新技术、新工艺用于彩灯的设计制作，把形、色、光、声、动相结合，思想性、知识性、趣味性、艺术性相统一的典范。

现今生活中，市场上为能吸取顾客的注意；搞出各式各样的方法，其中彩灯的装饰便是一种非常普遍的一种，即可起装饰宣传作用，又可以烘托起现场气氛，城市也因众多的彩灯而变得灿烂辉煌。本设计的彩灯确能成为现实的一种，但技术上日后将会有更大的改善和提高。

本设计以IC CD40194 和IC CD4069 和IC CD4071 芯

片实现，提出一种手动彩灯控制器，它的主要元件均采用CMOS 数字电路，驱动部分采用三极管9014，因此具有电路简洁、工作可靠，控制形式多样，使用安全方便的特点。

第2章功能及方框图

2.1功能简介

彩灯控制器能够使彩灯控照一定的形式和规律闪亮，起到烘托节日氛围、吸引公众注意力的作用。彩灯控制器多种多样，本设计的彩灯控制器主要功能：

(1 )可以控制8路彩灯。

(2)彩灯点亮方式既可以向左(逆时针)移动，也可以向右

(顺时针)移动，还可以左右交替移动。

(3 )起始状态可预置

(4 )移动速度和左右交替速度均可调节。

2.2电路万框图

图1彩灯控制方框图XEXXXXXX \/ \7 \7 \7 \7

•

-T

第3章电路

附录1所示为彩灯控制器电路图。它的主要元器件均彩

CMOS数字电路，驱动部分采用晶体管VT,因此具有电路简洁、工作可靠、控制形式多样，使用安全方便的特点•

3.1电路功能结构组成

整机电路包括以下功能单元：整机的核心是两个CD40194

级联组成的8位双向移位寄存器，控制8路彩灯按一定规律闪亮。

(1) S1、S2、SB组成的预置数控制电路，它控制8位移存

器的初始状态，即8路彩灯的起始状态。

⑵D5、D6等组成时钟振荡器，它为寄存器提供时钟脉冲。

(3) D3、D4、S3等组成的移动方向控制电路，它控制移位

寄存器作左移、右移或左右交替移动。

⑷VT1〜VT8以及SSR1〜SSR8组成的8路驱动执行电

路，它在移位寄存器输出状态的控制下，驱动8路彩灯H1〜H8 分别点亮或熄灭。

(5)电源部分由试验台直接提供+6V电压。

3.2整机简要工作原理

IC1和IC2级联组成8位双向移位寄存器，在D5、D6产生的时钟脉冲CP的作用下循环移位运动，如图3所示。双向移存器的8个输出端Q1〜Q8分别经晶体管VT1〜VT8控制8个发光二极管H1〜

H8。当某Q端为” T时，与该Q端对应的VT接通相应的彩灯H的电源，使其点亮。当某Q端为“ 0时，对应的VT截止切断相应彩灯H 的电源而熄灭。由于Q1〜Q8的状态在CP作用下不停地移位，所以点亮的彩灯便在H1〜H8中循环流动起来。

彩灯的初始状态由S1和S2预置，预置好后按一下SB将预置数输入，其输出端Q1〜Q8的状态（也就是彩灯H1〜H8点亮的情况）而等于预置数，而后在CP的作用下移动。彩灯移动的方向由S3控制，也可以选择左移”、右移”或左右交替。”

3.3门电路多谐振荡器

多谐振荡电路不仅可以由晶体管或NE555时基电路组成，而且也可以用两个CMOS门电路组成（如图2），CMOS门电路输入高电阻抗高、更容易获得较大的时间常数，尤其适用于低频时钟振荡电路，在图中所示中，D5、D6等组成多谐振荡器，产生秒信号脉冲，振荡周期T=0.15s〜0.67s （R调节），如下图所示，当B点由“0变为“ 1时，由于电容器C3、C4 （两个电解电容反极性相接构成一个无极性大电容）的两端电压不能突变，C点也为“1，‘普通R A使D5输入端为“1。随着C1、C2的充放电，C点也为“ 1；普通R A使D1输入端为“1。随着C1、C2 的充放电，C点电位逐渐下降，当降至CMOS门电路的阀值（约3V ）此循环形成振蒎，振荡周期T=2.2（RB+RP）

*C=SRA

图2多谐振荡电路

R2 0是补偿电阻，可提高振荡频率的稳定度。

3.4控制电路

控制电路包括预置电路、移动方向控制电路和移动速度控制

电路等。

3.4.1预置数控制电路

预置数控制电路由两个四位地址开关 S1、S2和按钮开S 组 成，

用于设置移存器的初始状态，即彩灯的起始状态。每个地址 开关中包含

四只开关，附录1所示电路图中的接法，开关闭合时 为“ 1”开关断开

时为“0”可根据要求设置。移存器的两个状态 控制端ST1、ST0分别

由或门D1、D2控制。当按下预置数开 关SB 时，“ 1龟平（+6V ）

加至D1、D2输入端，D1、D2输 出均为“ 1”使ST1、ST0= “ 1T ,

设置好的预数并行进入移存 器，如图3所示。

Q1Q2Q3Q4Q5QSQ7Q8

图3预置数状态

PlP2F t 3P^P5P5P7PS

例如，设置P1〜P8为“ 111001100'，按下SB时，Q1〜Q8 便成为“ 111001100 , H1、H2、H3、H6、H7 亮，H4、H5、

H8灭。当松开SB时，ST1、ST0工“ 1,移存器便在CP作用下使预状态移动。

3.4.2移动方向控制电路

前面已介绍过，移存器移动方向由ST1、ST2的状态决定。为了实现左右交替移动。电路设计了一个由反相器D3、D4等组成的超低频多谐振荡器，并由选择开关S3控制。

①当S3将D3输入端接地时，多谐振荡器停振，使ST0、ST1状态呈“10,移动器右移，如图4 (a)所示。

②当S3将D3输入端接+6V时，多谐振荡器仍停振，但不同的是ST0、ST1状态为“01”，移存器左移，如图4 (b)所示。

③当S3悬空时，多谐振荡器振，使ST1、ST0状态在“01” 和“ 10之间来回变化，移存器便左移与右移交替进行。电位器

RP用于调解振荡周期、改变左右移动的交替时间，效替时间可在2.5秒至7.5秒左右的范围内选择。C3、C4两电解电容反向串联，等效为一个无极性电容。D3、D4的输出端分别经或门