彩灯闪烁控制器

课程设计内容与要求 课程设计内容与要求 设计内容 设计内容 设计一个新颖的彩灯闪烁控制器 技术指标要求设计的电路能够实现强光 稍强 弱光 熄灭 强光 方式不断循环闪烁 要求 要求 制定方案制定方案 利用学过的数电 模电 电力电子 电路知识等 设计一个能够实现循环的彩灯闪烁电路 控制器 设计电路设计电路 设计个单元电路并计算参数 列出原件清单 电路分析电路分析 根据设计的电路图 分析电路的构成 电路总体实现的功能 及其主要部件的工作原理 撰写报告撰写报告 方案分析 方案分析 要设计一个强光 稍强 弱光 熄灭 强光 方式不断循环彩灯闪烁 需利用一个能够 实现顺序控制的集成块 我选择用十进制计数 分配器 CD4017 集成块 然后在利用一个六项反相 器 CD4069 及其电阻 电容 晶闸管 稳压二极管等原件 设计电路 设计电路 根据方案分析设计电路如下 电路分析 电路分析 电路实现的主功能电路实现的主功能 彩灯按强光彩灯按强光 稍强稍强 弱光弱光 熄灭熄灭 强光强光 方式不断循环闪烁 闪烁时间长短可以实现手方式不断循环闪烁 闪烁时间长短可以实现手 动控制动控制 电路主要组成电路主要组成 1 主回路 主回路 VS 和和 VD6 VD9构成控制器的构成控制器的 2 控制回路 主要由六反相器控制回路 主要由六反相器 CD4069和十进制计数和十进制计数 分配器参分配器参 CD4017数字集成电路与少量分立元件组成数字集成电路与少量分立元件组成 3 VD6 R7和和 C1组成简易组成简易电阻降压稳压线路电阻降压稳压线路 输出 输出12V 直流电供控制回直流电供控制回 路用电 路用电 4 反相器反相器 I 组成简易的无稳态多谐振荡器 其振荡频率主要由组成简易的无稳态多谐振荡器 其振荡频率主要由 RP Rl 和和 C3 的时间常数决定的时间常数决定 反相器反相器 I 组成简易的无稳态多谐振荡器 其振荡频率主要由组成简易的无稳态多谐振荡器 其振荡频率主要由 RP Rl 和和 C3的时间常数决定 的时间常数决定 反相器反相器 输出端即输出端即4脚输出的方波脉冲信号送至脚输出的方波脉冲信号送至 A2的的 CP 端即端即14脚进行计数 脚进行计数 A2有有10个译码个译码 输出端输出端 Q0 Q9 本控制器只使用了 本控制器只使用了 Q1 Q4四个输出端 当四个输出端 当 A2处于复位状态时 只有物输出高处于复位状态时 只有物输出高 电平 其余输出端均为低电平 当电平 其余输出端均为低电平 当 A2的的 CP 端输入一个计数脉冲时 端输入一个计数脉冲时 Q0变为低电乎 变为低电乎 Q1为高为高 电平电平 CP 端再输入一个计数脉冲 端再输入一个计数脉冲 Q1变为低电乎 变为低电乎 Q2为高电乎为高电乎 CP 端再输入一个脉冲 端再输入一个脉冲 Q2变变 为低电干 为低电干 Q3为高电平为高电平 当当 Q4出现高电平时 此高电平通过出现高电平时 此高电平通过 VD4加到复位端即第加到复位端即第15脚 脚 A2即复位即复位 Q0为高电平 其余输出端均恢复低电平 由上面分析可知 当为高电平 其余输出端均恢复低电平 由上面分析可知 当 A2的的 CP 端不断输人端不断输人 计数脉冲 它的输出端计数脉冲 它的输出端 Q0 Q9将循环出现高电平 其循环速度取决于将循环出现高电平 其循环速度取决于 CP 端输入脉冲的频率 端输入脉冲的频率 调节电位器调节电位器 RP 可改变可改变 Q0 Q3高电平循环速率 高电平循环速率 当当 Q0 为高电平时 因反相器为高电平时 因反相器 的输入端即的输入端即 13 脚为低电平 两次反相后脚为低电平 两次反相后 10 脚输出仍为低电平 脚输出仍为低电平 可控硅可控硅 VS 控制极无触发电压而处于关断状态 所以彩灯链控制极无触发电压而处于关断状态 所以彩灯链 H 不亮 当不亮 当 Q1 为高电平时 此高电为高电平时 此高电 平通过平通过 VD1 R3 向向 C4 充电 充电 C4 两端电压通过两端电压通过 R6 加到反相器加到反相器 的输入端即的输入端即 A1 的的 13 脚 脚 当当 C4 两端电压上升到两端电压上升到 CMOS 门电路的阈值电压门电路的阈值电压 VTR 时 反相器时 反相器 输出低电平 再经反相器输出低电平 再经反相器 反相输出高电乎并经反相输出高电乎并经 R8 加到加到 VS 的控制极 的控制极 VS 因获得正向触发电压而开通 彩灯因获得正向触发电压而开通 彩灯 H 通电发光 通电发光 当当 VS 开通时 使得开通时 使得 VD5 负极接地 故负极接地 故 VD5 导通 这时导通 这时 C4 上的电荷将通过上的电荷将通过 VD5 VS 泄放 泄放 使使 A1 的的 13 脚电平下降 当降至脚电平下降 当降至 VTR 以下时以下时 A1 的的 10 脚突变为低电平 脚突变为低电平 VS 失去触发电压当失去触发电压当 交流电过零时即关断 这时交流电过零时即关断 这时 VD5 反偏截止 反偏截止 Q1 输出的高电平又可通过输出的高电平又可通过 VD1 R3 再向再向 C4 充充 电 当电 当 C4 两端电压重新达到两端电压重新达到 VTR 时 经反相器时 经反相器 两次反相又能使两次反相又能使 VS 开通 所以在交流电开通 所以在交流电 的半个周期内 的半个周期内 C4 都有一个充电和放电的过程 都有一个充电和放电的过程 C4 充电时间 充电时间 VS 关断关断 C4 放电时间 放电时间 VS 开开 通 通 C4 充电时间愈短 充电时间愈短 VS 在半个周期内导通时间愈长 即导通角大 电灯在半个周期内导通时间愈长 即导通角大 电灯 H 两端电压愈高 两端电压愈高 电灯就愈亮 电灯就愈亮 Q1 为高电平时 为高电平时 C4 的充电电阻为的充电电阻为 R3 100K 充电电阻最小 充电电阻最小 C4 两端电压较两端电压较 早达到早达到 VTR 故彩灯亮度最大 故彩灯亮度最大 Q2 为高电平时 充电电阻稍大为为高电平时 充电电阻稍大为 R4 180K 故 故 VS 导通角导通角 较小 彩灯亮度稍暗较小 彩灯亮度稍暗 Q3 为高电平时 为高电平时 C4 充电电阻最大为充电电阻最大为 R5 220K VS 导通角最小 彩导通角最小 彩 灯亮度最暗灯亮度最暗 Q0 为高电平时 为高电平时 VS 关断 彩灯熄灭 所以彩灯能按最亮 稍亮 暗光和熄灭方式关断 彩灯熄灭 所以彩灯能按最亮 稍亮 暗光和熄灭方式 循环 循环 主要元器件的工作原理 主要元器件的工作原理 CD4017 的管脚及其原理图的管脚及其原理图 引出端功能符号引出端功能符号 CO 进位脉冲输渊 进位脉冲输渊 CP 时钟输入端 时钟输入端 CR 清除端 清除端 INH 禁止端 禁止端 Q0 Q9 计数脉冲输出端计数脉冲输出端 VDD 正电源 正电源 VSS 地 地 真值表真值表 输入输出输入输出 CP INH CR Q0 Q9 CO H Q0 L L H L 计数计数 计数脉冲计数脉冲