節(jié)日彩燈控制電路設(shè)計報告

1、設(shè)計報告書多花型雙節(jié)拍彩燈摘 要：彩燈控制器是用來使彩燈按照一定的形式和規(guī)律閃亮，起到烘托節(jié)日氛圍、吸引公眾注意力的作用，應(yīng)用前景較為廣泛。彩燈控制器實現(xiàn)方法多種多樣，本次設(shè)計的這臺彩燈控制器主要功能有：（1）可以控制8路彩燈或彩燈串；（2）既可以向左（逆時針）移動，也可以向右（順時針）移動，還可以左右交替移動；（3）彩燈起始狀態(tài)可以預(yù)置；（4）移動速度和左右交替速度可調(diào)節(jié)；（5）控制電路與負載（可以直接使用交流220V市電的彩燈）完全隔離。關(guān)鍵詞：彩燈控制器、速度可調(diào)、市電彩燈目 錄一、作品設(shè)計要求（3）1設(shè)計要求（3）2設(shè)計步驟（3）3報告要求（3）二、作品設(shè)計原理分析（3）1系統(tǒng)設(shè)計框圖

2、（3）2分模塊電路原理分析（4）三、作品調(diào)試及仿真（8）1作品調(diào)試（8）2作品仿真（8）四、作品設(shè)計制作總結(jié)（15）1設(shè)計總結(jié) （15）2創(chuàng)新改進意見 （16）五、參考文獻（17）附錄1：系統(tǒng)電路總圖 （18）多花型雙節(jié)拍彩燈一、作品設(shè)計要求1設(shè)計要求：（1）設(shè)計一個八路彩燈，要以0.25秒和0.5秒兩種節(jié)拍運行。（2）三種不同的花型，自行設(shè)計。2設(shè)計步驟：（1）要有設(shè)計框圖、采用層次的設(shè)計，分模塊設(shè)計。（2）原理圖法和文本法均可。（3）仿真（功能仿真和時序仿真）3報告要求：（1）將完成的設(shè)計原理圖和分層的設(shè)計文件總結(jié)出來。（2）說明實驗結(jié)果，從.RPT中 抄寫資源使用情況。（3）打

3、印出傳真潑型。說明設(shè)計結(jié)果。（4）總結(jié)經(jīng)驗教訓(xùn)。提出建設(shè)性的意見。二、作品設(shè)計原理分析1系統(tǒng)設(shè)計框圖經(jīng)過多種設(shè)計方案的比較和論證，最終選擇了以雙向移位寄存器74LS194芯片為核心的設(shè)計方法。系統(tǒng)設(shè)計框圖如下：彩燈控制電路花樣選擇電路雙向移位寄存器移位脈沖發(fā)生器電源電路彩燈初值設(shè)定電路圖1 系統(tǒng)設(shè)計框圖（1）整個電路系統(tǒng)以雙向移位寄存器為核心；（2）彩燈初值設(shè)定電路由開關(guān)和下拉電阻構(gòu)成，8個開關(guān)分別接于雙向移位寄存器的并行置數(shù)端用于設(shè)定移位寄存器的初值；（3）移位脈沖發(fā)生器是將555定時器接成多諧振蕩電路，通過調(diào)整充電電容及電阻的大小可以改變脈沖頻率，脈沖頻率決定彩燈移動的速度；（4）花樣選擇

4、電路由一個單刀三擲開關(guān)和一個555定時器構(gòu)成，單刀三擲開關(guān)用于選擇彩燈左移、右移、左右交替移動三種花樣。555定時器用于定時的輸出高低電平來選擇左右交替移動的時間。（5）彩燈控制電路由三極管、繼電器和燈泡組成。用移位寄存器的并行輸出端控制三極管的導(dǎo)通或截止，從而控制繼電器的工作狀態(tài)，控制燈泡有規(guī)律的點亮或熄滅。（6）電源電路2分模塊電路原理分析（1）移位寄存及初值設(shè)定電路移位寄存及初值設(shè)定電路如圖2。圖2 移位寄存及初值設(shè)定電路電路運用兩片雙向4位移位寄存器74LS194，將U1的右移輸入端DSR與U2的輸出端Q3相連；U1的左移輸入端DSL與U2的輸出端Q0相連；U2的右移輸入端DSR與U1

5、的輸出端Q3相連；U2的左移輸入端DSL與U1的輸出端Q0相連，使U1、U2構(gòu)成一個8位的雙向移位寄存器，用于控制8路彩燈。另外74LS194的第一引腳MR為置0端，低電平有效，所以需要將其與電源相連，以避免置0。用兩個4P的撥碼開關(guān)和8個1K的下拉電阻構(gòu)成初值設(shè)置電路與移位寄存器的并行置數(shù)端P0P3連接。當(dāng)撥碼開關(guān)短接時，直接將電源短接至并行置數(shù)端，則移位寄存器相應(yīng)的置數(shù)端口為高電平；若撥碼開關(guān)斷開，則并行置數(shù)端在下拉電阻的作用下被設(shè)置為低電平。（2）脈沖產(chǎn)生電路脈沖產(chǎn)生電路如圖3。圖3 脈沖產(chǎn)生電路脈沖產(chǎn)生電路由555定時器組成，將555芯片的第2腳和第6腳短接，構(gòu)成多諧振蕩電路，這時芯片

6、輸出引腳第3腳將輸出頻率穩(wěn)定的脈沖信號。脈沖信號的頻率可以通過調(diào)節(jié)充電電容和電阻的大小來改變。電容容值和電阻阻值的大小與輸出脈沖周期的關(guān)系可以由下式計算得出：T=T充T放=0.7（R212R20）C所以用滑動變阻器R21代替R2，那么通過調(diào)節(jié)RP1的大小就可以改變輸出脈沖的周期及頻率。（3）花樣選擇電路花樣選擇電路如圖4。圖4 花樣選擇電路由一個單刀三擲的開關(guān)來選擇彩燈花樣。當(dāng)單刀三擲的開關(guān)接于電源時74LS194的S0端為“1”，S1端通過一個反相器后為“0”，則彩燈循環(huán)右移；當(dāng)單刀三擲的開關(guān)接于地時74LS194的S0端為“0”，S1端通過一個反相器后為“1”，則彩燈循環(huán)左移；當(dāng)單刀三擲的

7、開關(guān)接于555定時器的輸出端時，選擇左右交替移動的花樣。同樣將555定時器接成多諧振蕩的形式，輸出方波的占空比是可以調(diào)節(jié)的，所以調(diào)節(jié)滑動變阻器RP2就可以調(diào)節(jié)彩燈左右移動的時間。需要注意的是，為了實現(xiàn)彩燈初值設(shè)定功能，就必須要時S0、S1端同時為“1”，所以在電路中還在S0和S1兩端上分別加入了一個上拉電阻。在電路調(diào)試時應(yīng)按照如下步驟進行：斷開兩個反相器左邊的自鎖開關(guān)通過撥碼開關(guān)設(shè)定彩燈初始狀態(tài)通過單刀三擲開關(guān)選擇彩燈的花樣閉合兩個反相器左邊的自鎖開關(guān)，彩燈開始循環(huán)移動（4）彩燈控制電路彩燈控制電路如圖5。圖5 彩燈控制電路彩燈控制電路的原理是通過移位寄存器的并行輸出信號來控制NPN三極管的導(dǎo)

8、通。在這里三極管工作于開關(guān)狀態(tài)，當(dāng)輸出端為“0”時，對應(yīng)的三極管截止，繼電器就截止，彩燈不通電而熄滅；當(dāng)輸出端為“1”時，對應(yīng)的三極管導(dǎo)通，繼電器就工作，彩燈通電而點亮。在本電路中，電路能夠直接驅(qū)動220V的燈泡，便于實際應(yīng)用。 （5）電源電路電源電路采用三端集成穩(wěn)壓管7806實現(xiàn)穩(wěn)定的6V直流電壓供電。將220V的市電通過12V的變壓器降壓，然后經(jīng)過橋式整流和電容濾波后得到大約14.4V的直流電壓，然后再經(jīng)過7806進行穩(wěn)壓。但是要注意從14.4V到6V有8.4V的壓降加在7806上，功耗較大，所以7806長時間使用后容易發(fā)燙，需要給7806加上散熱片。在加散熱片前，應(yīng)先在散熱片與7806的

9、接觸上涂上硅汁以便于導(dǎo)熱。三、作品調(diào)試及仿真1作品調(diào)試經(jīng)過通過反復(fù)調(diào)試整個電路系統(tǒng)可以實現(xiàn)如下功能：（1）電路能夠控制8路彩燈以左移、右移、左右交替移動三種花樣循環(huán)。（2）彩燈循環(huán)移動的時間可以在0.1秒1秒鐘之間連續(xù)調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)精度為0.05秒（3）彩燈的初始狀態(tài)可以人工任意設(shè)定。（4）當(dāng)彩燈處于左右交替移動的花樣時，交替的時間間隔可以在18秒之間連續(xù)調(diào)節(jié)。（5）電路可以直接從220V的市電插座上取電工作，能直接控制220V強電彩燈工作，而且使用操作方便，可以在市場推廣應(yīng)用。2作品仿真作品在實際焊接調(diào)試之前，可以運用EDA軟件先對電路進行仿真。在本次設(shè)計仿真中采用Proteus軟件進行仿真，仿

10、真文件請見附件。（注意：仿真時應(yīng)先將兩個鍘刀開關(guān)斷開，再點擊“開始仿真”按鈕，然后再將兩個鍘刀開關(guān)閉和）仿真效果如下圖所示：（1）當(dāng)單刀三擲開關(guān)接于電源時，彩燈為右移花樣圖6 電路仿真1圖7 電路仿真2圖8 電路仿真3（2）當(dāng)單刀三擲開關(guān)接于地時，彩燈為左移花樣圖9 電路仿真4圖10 電路仿真5圖11 電路仿真6（3）當(dāng)單刀三擲開關(guān)接于555定時器時，彩燈為左右交替移動花樣圖12 電路仿真7圖13 電路仿真8圖14 電路仿真9圖15 電路仿真10圖16 電路仿真11圖17 電路仿真12（4）時序仿真以單刀三擲開關(guān)接于地時的時序為例，時序仿真圖如下：圖18 時序仿真土四、作品設(shè)計制作總結(jié)1設(shè)計總

11、結(jié)在本次設(shè)計的學(xué)習(xí)和研究過程中我感覺受益很深，不但讓我懂得了許多理論知識，更給了我一個理論聯(lián)系實際的機會，讓我學(xué)到了許多書上學(xué)不到的東西?？偨Y(jié)這次設(shè)計，我經(jīng)過自己的努力在參考資料不足的情況下獨立將設(shè)計項目完成，這令人可喜的地方，但是在整個過程中依然暴露出了有許多不足：（1）在整個設(shè)計的時間分配上，出現(xiàn)了比較大的失誤。在設(shè)計的初期，由于自己在方案選擇上舉棋不定，花費了大量的時間用于查找各種資料，耽誤了許多時間，這直接導(dǎo)致了設(shè)計后期出現(xiàn)時間緊張的情況。（2）本次設(shè)計的核心和創(chuàng)新點就在于彩燈循環(huán)速度以及循環(huán)時間都，而速度的調(diào)節(jié)是通過改變滑動變阻器來實現(xiàn)的，由于選擇的滑動變阻器調(diào)節(jié)精度較低，所以速度控制很難達到精確無誤。以上就是我對自己這次設(shè)計的總結(jié)。通過這次鍛煉，我自己的能力得到了不小的提高，在未來的工作崗位中我也將發(fā)揚堅持不懈的精神，做一名合格的人才。2創(chuàng)新改進意見設(shè)計已經(jīng)圓滿完成，各項功能指標也都已經(jīng)達到了預(yù)期目標，但整個電路系統(tǒng)依然有許多有待改進的地方。（1）控制的彩燈不需要局限于8路，只要用相同的方法，運用多個74LS194芯片進行大規(guī)模級連就可以實現(xiàn)多路彩燈的循環(huán)控制功能，這樣能使得整個電路系統(tǒng)更貼近于實際應(yīng)用。（2）將555定時電路中的