節(jié)日彩燈控制電路設(shè)計(jì)報(bào)告

1、設(shè)計(jì)報(bào)告書(shū)多花型雙節(jié)拍彩燈摘 要：彩燈控制器是用來(lái)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(shí)現(xiàn)方法多種多樣，本次設(shè)計(jì)的這臺(tái)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(shí)針）移動(dòng)，也可以向右（順時(shí)針）移動(dòng)，還可以左右交替移動(dòng)；（3）彩燈起始狀態(tài)可以預(yù)置；（4）移動(dòng)速度和左右交替速度可調(diào)節(jié)；（5）控制電路與負(fù)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(jì)要求（3）1設(shè)計(jì)要求（3）2設(shè)計(jì)步驟（3）3報(bào)告要求（3）二、作品設(shè)計(jì)原理分析（3）1系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(jì)制作總結(jié)（15）1設(shè)計(jì)總結(jié) （15）2創(chuàng)新改進(jìn)意見(jiàn) （16）五、參考文獻(xiàn)（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(jì)要求1設(shè)計(jì)要求：（1）設(shè)計(jì)一個(gè)八路彩燈，要以0.25秒和0.5秒兩種節(jié)拍運(yùn)行。（2）三種不同的花型，自行設(shè)計(jì)。2設(shè)計(jì)步驟：（1）要有設(shè)計(jì)框圖、采用層次的設(shè)計(jì)，分模塊設(shè)計(jì)。（2）原理圖法和文本法均可。（3）仿真（功能仿真和時(shí)序仿真）3報(bào)告要求：（1）將完成的設(shè)計(jì)原理圖和分層的設(shè)計(jì)文件總結(jié)出來(lái)。（2）說(shuō)明實(shí)驗(yàn)結(jié)果，從.RPT中 抄寫(xiě)資源使用情況。（3）打

3、印出傳真潑型。說(shuō)明設(shè)計(jì)結(jié)果。（4）總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)。提出建設(shè)性的意見(jiàn)。二、作品設(shè)計(jì)原理分析1系統(tǒng)設(shè)計(jì)框圖經(jīng)過(guò)多種設(shè)計(jì)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(jì)方法。系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(jì)框圖（1）整個(gè)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(kāi)關(guān)和下拉電阻構(gòu)成，8個(gè)開(kāi)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(shí)器接成多諧振蕩電路，通過(guò)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(dòng)的速度；（4）花樣選擇

4、電路由一個(gè)單刀三擲開(kāi)關(guān)和一個(gè)555定時(shí)器構(gòu)成，單刀三擲開(kāi)關(guān)用于選擇彩燈左移、右移、左右交替移動(dòng)三種花樣。555定時(shí)器用于定時(shí)的輸出高低電平來(lái)選擇左右交替移動(dòng)的時(shí)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(diǎn)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(yùn)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(gè)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(gè)4P的撥碼開(kāi)關(guān)和8個(gè)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(kāi)關(guān)短接時(shí)，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(kāi)關(guān)斷開(kāi)，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(shí)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(shí)芯片

6、輸出引腳第3腳將輸出頻率穩(wěn)定的脈沖信號(hào)。脈沖信號(hào)的頻率可以通過(guò)調(diào)節(jié)充電電容和電阻的大小來(lái)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(jì)算得出：T=T充T放=0.7（R212R20）C所以用滑動(dòng)變阻器R21代替R2，那么通過(guò)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(gè)單刀三擲的開(kāi)關(guān)來(lái)選擇彩燈花樣。當(dāng)單刀三擲的開(kāi)關(guān)接于電源時(shí)74LS194的S0端為“1”，S1端通過(guò)一個(gè)反相器后為“0”，則彩燈循環(huán)右移；當(dāng)單刀三擲的開(kāi)關(guān)接于地時(shí)74LS194的S0端為“0”，S1端通過(guò)一個(gè)反相器后為“1”，則彩燈循環(huán)左移；當(dāng)單刀三擲的

7、開(kāi)關(guān)接于555定時(shí)器的輸出端時(shí)，選擇左右交替移動(dòng)的花樣。同樣將555定時(shí)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(dòng)變阻器RP2就可以調(diào)節(jié)彩燈左右移動(dòng)的時(shí)間。需要注意的是，為了實(shí)現(xiàn)彩燈初值設(shè)定功能，就必須要時(shí)S0、S1端同時(shí)為“1”，所以在電路中還在S0和S1兩端上分別加入了一個(gè)上拉電阻。在電路調(diào)試時(shí)應(yīng)按照如下步驟進(jìn)行：斷開(kāi)兩個(gè)反相器左邊的自鎖開(kāi)關(guān)通過(guò)撥碼開(kāi)關(guān)設(shè)定彩燈初始狀態(tài)通過(guò)單刀三擲開(kāi)關(guān)選擇彩燈的花樣閉合兩個(gè)反相器左邊的自鎖開(kāi)關(guān)，彩燈開(kāi)始循環(huán)移動(dòng)（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(guò)移位寄存器的并行輸出信號(hào)來(lái)控制NPN三極管的導(dǎo)

8、通。在這里三極管工作于開(kāi)關(guān)狀態(tài)，當(dāng)輸出端為“0”時(shí)，對(duì)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(shí)，對(duì)應(yīng)的三極管導(dǎo)通，繼電器就工作，彩燈通電而點(diǎn)亮。在本電路中，電路能夠直接驅(qū)動(dòng)220V的燈泡，便于實(shí)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(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的6V直流電壓供電。將220V的市電通過(guò)12V的變壓器降壓，然后經(jīng)過(guò)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(guò)7806進(jìn)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(zhǎng)時(shí)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(guò)通過(guò)反復(fù)調(diào)試整個(gè)電路系統(tǒng)可以實(shí)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(dòng)三種花樣循環(huán)。（2）彩燈循環(huán)移動(dòng)的時(shí)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(dòng)的花樣時(shí)，交替的時(shí)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(qiáng)電彩燈工作，而且使用操作方便，可以在市場(chǎng)推廣應(yīng)用。2作品仿真作品在實(shí)際焊接調(diào)試之前，可以運(yùn)用EDA軟件先對(duì)電路進(jìn)行仿真。在本次設(shè)計(jì)仿真中采用Proteus軟件進(jìn)行仿真，仿

10、真文件請(qǐng)見(jiàn)附件。（注意：仿真時(shí)應(yīng)先將兩個(gè)鍘刀開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，再點(diǎn)擊“開(kāi)始仿真”按鈕，然后再將兩個(gè)鍘刀開(kāi)關(guān)閉和）仿真效果如下圖所示：（1）當(dāng)單刀三擲開(kāi)關(guān)接于電源時(shí)，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(kāi)關(guān)接于地時(shí)，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(kāi)關(guān)接于555定時(shí)器時(shí)，彩燈為左右交替移動(dòng)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(shí)序仿真以單刀三擲開(kāi)關(guān)接于地時(shí)的時(shí)序?yàn)槔瑫r(shí)序仿真圖如下：圖18 時(shí)序仿真土四、作品設(shè)計(jì)制作總結(jié)1設(shè)計(jì)總

11、結(jié)在本次設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)和研究過(guò)程中我感覺(jué)受益很深，不但讓我懂得了許多理論知識(shí)，更給了我一個(gè)理論聯(lián)系實(shí)際的機(jī)會(huì)，讓我學(xué)到了許多書(shū)上學(xué)不到的東西?？偨Y(jié)這次設(shè)計(jì)，我經(jīng)過(guò)自己的努力在參考資料不足的情況下獨(dú)立將設(shè)計(jì)項(xiàng)目完成，這令人可喜的地方，但是在整個(gè)過(guò)程中依然暴露出了有許多不足：（1）在整個(gè)設(shè)計(jì)的時(shí)間分配上，出現(xiàn)了比較大的失誤。在設(shè)計(jì)的初期，由于自己在方案選擇上舉棋不定，花費(fèi)了大量的時(shí)間用于查找各種資料，耽誤了許多時(shí)間，這直接導(dǎo)致了設(shè)計(jì)后期出現(xiàn)時(shí)間緊張的情況。（2）本次設(shè)計(jì)的核心和創(chuàng)新點(diǎn)就在于彩燈循環(huán)速度以及循環(huán)時(shí)間都，而速度的調(diào)節(jié)是通過(guò)改變滑動(dòng)變阻器來(lái)實(shí)現(xiàn)的，由于選擇的滑動(dòng)變阻器調(diào)節(jié)精度較低，所以速度控制很難達(dá)到精確無(wú)誤。以上就是我對(duì)自己這次設(shè)計(jì)的總結(jié)。通過(guò)這次鍛煉，我自己的能力得到了不小的提高，在未來(lái)的工作崗位中我也將發(fā)揚(yáng)堅(jiān)持不懈的精神，做一名合格的人才。2創(chuàng)新改進(jìn)意見(jiàn)設(shè)計(jì)已經(jīng)圓滿完成，各項(xiàng)功能指標(biāo)也都已經(jīng)達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)，但整個(gè)電路系統(tǒng)依然有許多有待改進(jìn)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(yùn)用多個(gè)74LS194芯片進(jìn)行大規(guī)模級(jí)連就可以實(shí)現(xiàn)多路彩燈的循環(huán)控制功能，這樣能使得整個(gè)電路系統(tǒng)更貼近于實(shí)際應(yīng)用。（2）將555定時(shí)電路中的