模拟电子技术课程设计-彩灯控制器设计

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1、模拟电子技术课程设计题目：彩灯控制器设计　　院系：工学院电气与电子工程系专业：自动化班级：自动化1502　　　　姓名：姜宇鹏　　　学号：201502022010指导教师：曲春风　　　　完成日期：2016年12月成绩：摘要随着人们生活环境的不断改善和美化，在许多场合可以看到彩色霓虹灯。LED彩灯由于其丰富的灯光色彩，低廉的造价以及控制简单等特点而得到了广泛的应用，用彩灯来装饰街道和城市建筑物已经成为一种时尚。在这样的大环境下，我们需要开发出更加时尚，而且电路简单，功能更多的多路彩灯控制器，使得它能在不同的场合，不同时间段，能够有不同的

2、闪烁频率。本文用555定时器，cd4017脉冲分配器作为主要元器件，通过这个元器件的工作特点，实现彩灯的各种序列变换，进行彩灯控制的初步探索和研究，设计的思想是以最少的芯片数量，制作成体积小、功耗低，并且具有很好的可靠性和可扩展性。全部的设计仿真都用protus软件来实现。关键词：彩灯元器件仿真设计任务与要求(1)共有红、绿、黄3色彩灯各9个，要求按一定顺序和时间关系运行。(2)动作要求：先红灯，后绿灯，再黄灯，分别按0.5S的速度跑动一次，然后，全部红灯亮5S，再黄灯，后绿灯，各一次。以此循环。(3)对各组灯的控制，要求有驱动电路

3、。(4)对跑动电路，可以每3个一组，交叉安装，分别点亮每一组，利用视觉暂停，达到跑动的效果。目录1.彩灯控制器的构成及整体电路方框图：12总体设计方案23方案电路各部分的原理及其设计43.1脉冲发生电路43.1.1NE555芯片功能简述43.1.3电路原理及设计：53.2译码及分频电路63.2.1CD4017功能简述63.2.2CD4017逻辑结构图：63.2.3设计电路及原理：73.3驱动及显示电路84仿真结果及分析104.1仿真结果104.2仿真结果分析125心得与体会136参考文献14附录一：元件清单15表3原件清单151.彩

4、灯控制器的构成及整体电路方框图：设计的总电路由循环控制电路、序列控制电路、输出电路三部分组成，其中序列控制电路又包括自然序列、奇偶序列和音乐序列控制电路。其工作流程是通过循环电路控制序列电路中序列的循环，再由输出电路输出序列。其工作框图如图1所示：循环控制电路序列控制电路输出电路脉冲LED彩灯计数器清零电路图1彩灯控制电路总图122总体设计方案采用555定时器、cd4017脉冲分配器、2n5551三极管以及一些电阻、电容等器件来设计。这些芯片的不同接法可实现不同的功能，简单方便，序列由数码管输出，序列的输出可通过译码器来控制，序列显

5、示的时间通过调节脉冲信号的频率来进行调控，此方案的具体设计思路如下：1.利用555定时器来实现连续可调的脉冲。以实现序列时间间隔变化的控制。进而改变彩灯的闪烁频率。2.用CD4017脉冲分配器实现对555脉冲的分配，实现彩灯的流水花样，同时通过串联下一级的CD4017实现对脉冲的十分频。进而使彩灯实现原频率的十分之一的速率闪烁3.通过使用2N5551三极管的开关功能实现对彩灯花样的变换图1：脉冲发生及脉冲分配分频电路123方案电路各部分的原理及其设计3.1脉冲发生电路3.1.1NE555芯片功能简述555定时器的功能主要由两个比较器

6、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的同相输入端的电压为2VCC/3，C2的反相输入端的电压为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0，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0，C2的输出为1，可将RS触发器置0，使输出为低电平。单稳态模式：在此模式下，555功能为单次触发。应用范围包括定时器，脉冲丢失检测，反弹跳开关，轻触开关，分频器，电

7、容测量，脉冲宽度调制（PWM）等。无稳态模式：在此模式下，555以振荡器的方式工作。这一工作模式下的555芯片常被用于频闪灯、脉冲发生器、逻辑电路时钟、音调发生器、脉冲位置调制（PPM）等电路中。如果使用热敏电阻作为定时电阻，555可构成温度传感器，其输出信号的频率由温度决定。双稳态模式（或称施密特触发器模式：在DIS引脚空置且不外接电容的情况下，555的工作方式类似于一个RS触发器，可用于构成锁存开关。3.1.2NE555芯片引脚图：图3：NE555芯片引脚图3.1.3电路原理及设计：12产生信号脉冲的方法很多，可直接接入电压源脉

8、冲信号，还可用多谐振荡器产生方波信号。本设计选用的是用多谐振荡器。它是一种在接通电源后。选用的电路由555定时器构成的，因为555定时器内部的比较器灵敏度较高，而且采用差分电路形式，用它组成的多谐振荡器的振荡频率受电源电压和温度变化的