彩灯控制器的设计电子课程设计.docx

彩灯控制器的设计
一.内容提要：
随着社会的发展，街道、商场或公共场所通常都装有各种五彩斑斓的灯饰， 这些霓虹灯既可以美化人们的生活空间，也给这个社会增添了不少色彩。特别是 每逢节日晚上都能看到街道旁都挂起五彩缤纷彩灯，给人一种节日的气氛。然而， 彩灯作为我们生活中的一部分，我们既要知道其然，还要知其之所以然。因此， 我们有必要去研究彩灯的工作原理本次设计主要阐述了由电子电路设计一个彩 灯控制器，控制红绿黄三个灯，按一定规律依次点亮。即由电子电路实现一个可 循环效果的彩灯控制器。
本设计主要讲述了彩灯控制器的工作原理以及其各个组成部分记述了我在 整个设计过程中对各个部分的设计思路对各部分电路设计方案的选择、元器件 的筛选、以及对它们的调试、对调试结果的分析，到最后得到比较满意的实验结 果的方方面面。
二 设计主要要求及指标
1、控制红、绿、黄一组彩灯循环闪亮，变化的规律是：红一红绿-绿- 黄绿—黄—全亮—全灭—红，如此循环，产生“流水”般的效果。
2、彩灯白天不亮，夜晚自动亮。
3、“流水”的速度由快到慢，再由慢到快循环变化。
三、设计提示
原理框图如图1所示
1、彩灯的亮灭共有七种情况，可设计一个七进制的计数器，用计数器的状态控 制彩灯的亮灭；计数器应能够自启动。
2、“流水”的速度的控制可用两片555定时器电路实现。两片555接成振荡频 率不同的多谐振荡器，用频率低的振荡器上积分电容的三角波信号，调制另 一个频率高的振荡器的振荡频率，使其高低往复变化。
3、用光敏器件（光敏电阻、光敏二极管、光敏二极管等）检测周围环境的光强， 以区分白天、夜夜，控制彩灯的亮灭。

图1彩灯控制器框图
Q2
Q1
Q0
脉冲发生
光敏器件检测电路
逻辑电路

循环结束结束判别
四. 设计思路
根据题目要求，整体结构为脉冲信号源输出一定频率的脉冲给七进制计数 器，七进制计数器受脉冲控制输出Q1、Q2、Q0的不同状态，从而控制逻辑电路， 逻辑电路输出控制彩灯的亮灭，达到要求。
根据所学内容，可分别确定所需元件，脉冲信号源有很多种，但要频率可控， 可采用CB555定时器组成的多谐振荡器和滑动变阻器完成，多谐振荡器是常用的 一种矩形波发生器，滑动变阻器通过改变其内部电阻来改变其输出矩形波的频 率。七进制计数器可通过74LS160型同步十进制计数器改接而得。逻辑电路可使 用74LS138型3位二进制译码器控制彩灯。
五. 单元电路设计
1. 脉冲信号源
555定时器组成的多谐振荡器，电路图
Ucc
rL ! I
Uc _
c ==
8 4
6
CB555
2 3
一
1 5
R=150Q R=0~5Q 1 2
C=10mF
可得
T=0.7(R1+2R2)C=1.05_4.55S

脉冲信号源
2. 七进制计数器

采用置数法改接7二班韦二十家参
计数器
4LS160同步时进制

上图是由74LS160型同步十进制计数器改接而成的七进制计数器。在图 中，预置数为。当第六个CP上升沿来到时，输出状态为0110，使。此 时预置数尚未置入输出端，待第七个CP上升沿来到时才置入，输出状态变为 。此后，又由0变为1，进行下一个计数循环。在循环状态中有七个状 态，因此是7进制计数器。
计数器状态对应表
计数脉冲 数
二进制数
亮灯状态
Q3
Q2
Q1
Q。
0
0
0
0
0
红
1
0
0
0
1
红绿
2
0
0
1
0
绿
3
0
0
1
1
黄绿
4
0
1
0
0
黄
5
0
1
0
1
全亮
6
0
1
1
0
全灭
7
0
0
0
0
红

3. 逻辑电路
逻辑电路使用74LS138型3位二进制译码器

橘 A
输 出

控制码
数码

禹 最+亳
0&

X1
:::: ::•::
11111111
0X
:;•::
11L11111
10
0
01L11111
10
1
10L11111
10
010
11011111
10
011
11L01111
10
1
11L10111
10
101
11L11011
10
110
11L11101
q io 一
10
1 1 1
U__!____1__!__!

由74LS138型3位二进制译码器的功能表可知，控制红灯为Y。、Y1、Y5,输出端，控制绿灯为Y、Y、Y、Y输出端，控制黄灯为Y、Y、Y,输出端故可设计其
1235345
与二极管连线图。
总体设计电路图见下页
设计电路

Y脉冲信号源七进制计数器逻辑电路彩灯
六. 收获、体会和改进的建议
电子课程设计的过程，不仅仅让我们动了手动了脑，更让我们体会到了理论 和实践相结合的重要性，凭空的理论是站不住脚跟的，需要时间来检验。但我们 又必须承认理论的重要性，理论是前提，我们必须打好基础。与此同时，我们也 体会到了理论与实践的差异性很大。空想的理论没有实践的支持同样是站不住脚 的。理论与实践是相辅相成，缺一不可的。
在实验设计过程中，让我们体会到以前从来没有过的动手能力，以及新颖的 思维方式，让我们从中获益匪浅。这次实习给我们提供了一个应用自己所学知识 的机会，从到图书馆查找资料到对电路的设计对电路的调试再到最后电路的成 型，都对我们所学的知识进行了检验。
我认为，在这学期的实验中，不仅培养了独立思考、动手操作的能力，在各 种其它能力上也都有了提高。更重要的是，在实验课上，我们学会了很多学习的 方法。而这是日后最实用的，真的是受益匪浅。要面对社会的挑战，只有不断的 学习、实践，再学习、再实践。这对于我们的将来也有很大的帮助。以后，不管 有多苦，我想我们都能变苦为乐，找寻有趣的事情，发现其中珍贵的事情。就像 中国提倡的艰苦奋斗一样，我们都可以在实验结束之后变的更加成熟，会面对需 要面对的事情
七.参考文献
《电子技术基础》第五版（模拟部分）康华光高等教育出版社
《电子技术基础》第五版（数字部分）康华光高等教育出版社