七彩循環(huán)裝飾燈課程設(shè)計(jì)報(bào)告

1、電子技術(shù)基礎(chǔ)課 程 設(shè) 計(jì)題目名稱(chēng)： 七彩循環(huán)裝飾控制器的設(shè)計(jì) 指導(dǎo)教師： 學(xué)生班級(jí)： 學(xué) 號(hào)： 學(xué)生姓名： 評(píng)語(yǔ)： 成績(jī)： 重慶大學(xué)電氣工程學(xué)院 2015年7月3日目錄1、 設(shè)計(jì)目的2、 設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求3、 方案設(shè)計(jì)及論證4、 參數(shù)計(jì)算及器件選擇5、 電路multisim仿真6、 設(shè)計(jì)比較7、 實(shí)物圖8、 心得體會(huì)摘要七彩循環(huán)裝飾燈是根據(jù)三基色的原理，將紅、綠、藍(lán)三種基色燈裝入磨砂玻璃罩內(nèi)，通過(guò)燈罩的混色作用（混色原理是：紅色+綠色=黃色，藍(lán)色+紅色=紫色，綠色+藍(lán)色=青色，紅色+藍(lán)色+綠色=白色）對(duì)外循環(huán)顯示七種顏色，即紅、藍(lán)、綠、紫、青、黃、白。此燈利用控制電路可以將彩燈按一定規(guī)律不斷改

2、變狀態(tài)。七彩循環(huán)裝飾燈控制電路設(shè)計(jì)新穎、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低下、用途廣泛，可用于賓館、飯店、歌舞廳、酒吧、商店櫥窗、家庭裝飾和廣告制作等場(chǎng)所，營(yíng)造了良好的觀賞效果。七彩循環(huán)裝飾控制器的設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)目的1.1熟悉七彩循環(huán)裝飾燈控制器電路的組成、工作原理和設(shè)計(jì)方法。1.2掌握多諧振蕩器、觸發(fā)器、計(jì)數(shù)器的工作原理、使用方法、特點(diǎn)、用途及主要參數(shù)的計(jì)算方法。1.3熟悉集成電路CD4001、555定時(shí)器、CD40518、晶閘管、整流、濾波電路的的組成、工作原理、特點(diǎn)及用途。設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求2.1設(shè)計(jì)題目：設(shè)計(jì)一個(gè)七彩循環(huán)裝飾燈控制器電路。各基本單元電路的設(shè)計(jì)條件和技術(shù)指標(biāo)如下：2.1.1整流濾波電路正弦信號(hào)輸入

3、電壓：220V，50Hz；整流濾波電路輸出電壓：12V，分壓輸出（供集成電路用）：5V,要求采用集成穩(wěn)壓器。2.1.2調(diào)色時(shí)鐘脈沖發(fā)生和燈光變色控制電路時(shí)鐘脈沖振蕩頻率：燈光每隔0.1s10s自動(dòng)變換一種顏色，脈沖占空比：60%。燈光變色控制電路：采用同步加法計(jì)數(shù)器。輸出的高電平應(yīng)滿(mǎn)足晶閘管控制電平的要求。2.2負(fù)載電路紅、綠、藍(lán)3基色燈：12V，8W。晶閘管：最大反向電壓 1.414U2。2.3 要求控制器能長(zhǎng)年通電使用，性能可靠。2.4 要求畫(huà)出完整的設(shè)計(jì)電路圖，計(jì)算電路各元器件參數(shù)，寫(xiě)出設(shè)計(jì)總結(jié)報(bào)告。2.5 集成電路采用CMOS系列。3. 方案的設(shè)計(jì)與原理論證控制器電路的工作原理 七彩循

4、環(huán)裝飾燈控制器電路的功能框圖如圖1所示。脈沖整形電路調(diào)色時(shí)鐘脈沖發(fā)生電路負(fù)載電路燈光變色控制電路圖1七彩循環(huán)裝飾燈控制器功能框圖直流電源該電路主要由四個(gè)部分組成，如下所示： 整流濾波電路：該部分選用單向橋式整流及電容濾波電路，由220V交流電壓經(jīng)變壓器降壓，D1-D4橋式整流濾波電路輸出電壓12V供彩燈回路用，另一路經(jīng)過(guò)穩(wěn)壓器和C6濾波以后，輸出5V直流穩(wěn)定電壓提供給控制電路。圖2 直流穩(wěn)壓電源方框圖 調(diào)色時(shí)鐘脈沖發(fā)生：該電路主要由產(chǎn)生時(shí)鐘脈沖信號(hào)的電路構(gòu)成。因?yàn)檠h(huán)彩燈對(duì)頻率的要求不高，脈沖信號(hào)的頻率可調(diào)，所以采用555定時(shí)器組成的振蕩器，其輸出的脈沖作為下一級(jí)的時(shí)鐘信號(hào)。555定時(shí)器構(gòu)成多

5、諧振蕩器，對(duì)振蕩電路產(chǎn)生的矩形脈沖進(jìn)行整形，由引腳3輸出。燈光變色的頻率由多諧振蕩器的頻率決定。 燈光變色控制電路：由74LS160和74LS10組成。燈光變色控制電路實(shí)際上就是計(jì)數(shù)器電路，由555定時(shí)器和阻容元件產(chǎn)生的多諧振蕩器信號(hào)作為74LS160的時(shí)鐘信號(hào)，可以控制彩燈變化順序。 負(fù)載電路：由燈泡、限流電阻、三極管、計(jì)數(shù)器組成。小燈泡通過(guò)三基色原理進(jìn)行變色。限流電阻起保護(hù)計(jì)數(shù)器的作用。三極管控制電路通斷，以保證高電平時(shí)燈泡亮。開(kāi)關(guān)閉合時(shí)，計(jì)數(shù)器工作，Q1、Q2 、Q3端有8種邏輯狀態(tài)，可使“三基色”燈順序產(chǎn)生7種色光（紅、綠、紅+綠=黃、藍(lán)、紅+綠=紫、綠+藍(lán)=青、紅+綠+藍(lán)=白）來(lái)。開(kāi)

6、關(guān)斷開(kāi)再閉合時(shí)，LED燈停止在閉合前的狀態(tài)。4.參數(shù)計(jì)算及器件選擇555定時(shí)器電路：基本公式：充電時(shí)間 放電時(shí)間 矩形波的振蕩周期取C3=100uF，C4=10nF，將R2=15k，R3=10k代入公式中，得T=2.45s元件清單：序號(hào)元器件名稱(chēng)基本參數(shù)數(shù)量替代元器件參數(shù)電容0.01uF1100uF1電阻1k3503電阻4715k1電阻47k10k1電阻門(mén)電路74LS101555電路LM5551三極管2N27123晶閘管計(jì)數(shù)器74LS1601LED紅12V、8W1LED綠12V、8W1LED紅LED藍(lán)12V、8W15.電路multisim仿真燈變化情況: 紅-綠-黃-藍(lán)-紫-青-白-紅(紅、綠

7、、紅+綠=黃、藍(lán)、紅+綠=紫、綠+藍(lán)=青、紅+綠+藍(lán)=白）6.設(shè)計(jì)比較圖3 七彩循環(huán)裝飾控制燈原理圖 原電路圖：比較電路： 脈沖發(fā)生電路將原設(shè)計(jì)的多諧振蕩器和整形電路換成了555定時(shí)器，有如下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：（1） 原設(shè)計(jì)的整形電路只由兩個(gè)與非門(mén)構(gòu)成，可能產(chǎn)生競(jìng)爭(zhēng)冒險(xiǎn)。而555定時(shí)器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、驅(qū)動(dòng)能力強(qiáng)，可以消除與非門(mén)的競(jìng)爭(zhēng)冒險(xiǎn)（2） 原電路只能調(diào)節(jié)頻率不能調(diào)節(jié)占空比，且占空比始終為50%。555定時(shí)器組成的多諧振蕩電路可以實(shí)現(xiàn)占空比的調(diào)節(jié)。 整形濾波電路在原設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上加了穩(wěn)壓器，使輸出電壓更穩(wěn)定。限流電阻R1起到保護(hù)穩(wěn)壓管的作用。7.實(shí)物圖8.心得體會(huì)此次課程設(shè)計(jì)題目，設(shè)計(jì)數(shù)電、模電的相關(guān)知識(shí)，

8、還要求我們通過(guò)繪制multisim電路圖來(lái)仿真和親自動(dòng)手焊電路。通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，我能夠很好的將所學(xué)的知識(shí)進(jìn)行實(shí)踐，考察理論分析能力和動(dòng)手能力。在設(shè)計(jì)電路的過(guò)程中，要先通過(guò)觀察參考電路，思考怎樣簡(jiǎn)化參考電路，在器件上選擇改進(jìn)。我們復(fù)習(xí)了上學(xué)期學(xué)習(xí)的模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)的最后一章直流穩(wěn)壓電源，溫習(xí)了橋式整流及電容濾波，認(rèn)為輸出電壓的穩(wěn)定性需要再加上一個(gè)穩(wěn)壓器來(lái)實(shí)現(xiàn)直流穩(wěn)壓電源的輸出。復(fù)習(xí)了數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)中門(mén)電路的應(yīng)用，最后選擇用555定時(shí)器構(gòu)成多諧振蕩器代替了原電路中的多諧振蕩器和整形電路。這樣的改進(jìn)更利于最后實(shí)物的運(yùn)作。在動(dòng)手實(shí)踐焊電路的過(guò)程中，又需要我們自己尋找代替元器件。比如實(shí)際電阻電容沒(méi)有我們所需要的值，就要求我們通過(guò)電阻電容的串并聯(lián)來(lái)實(shí)現(xiàn)。雖然仿真簡(jiǎn)單易懂，看起來(lái)很容易，但是到真正焊實(shí)物的時(shí)候，因?yàn)榧夹g(shù)不到家，焊點(diǎn)大小卻很難把握，特別是芯片的焊接，很容易將兩個(gè)引腳焊到一起去。這次課程設(shè)計(jì)，使我受益匪淺，不僅鞏固了課堂上的理論知識(shí)，溫故而知新，復(fù)習(xí)了以前模電數(shù)電中學(xué)習(xí)的知識(shí)，獲得了一些新的感想，還學(xué)會(huì)了將理論知識(shí)