節(jié)拍速度漸變的彩燈控制器

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)專心-專注-專業(yè)精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)合肥工業(yè)大學(xué)電子技術(shù)課程設(shè)計(jì) 節(jié)拍速度漸變的彩燈控制器 班級：測控技術(shù)與儀器11-3班組長：呂想 成員：李淋 賽比江聯(lián)系方式： 目錄： 1.設(shè)計(jì)要求 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 2 2.設(shè)計(jì)思路與原理 - - - - - - - - - - - - - - - 2 3.設(shè)計(jì)分析（1）調(diào)制信號 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 3 （2）壓控部分- - - - - - - -

2、 - - - - - - - - - - - - - 3 （3）連續(xù)信號的產(chǎn)生- - - - - - - - - - - - - - - -5 （4）邏輯電路- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -5 （5）發(fā)光二極管 - - - - - - - - - - - - - - - - - - -6 4.電路仿真圖及實(shí)物連接電路 圖 - - - - - - - - - - - - - - - - - - -7 5.所需材料表 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 7 6.參考文獻(xiàn) - - - - - - -

3、 - - - - - - - - - - - - - - - - 8 一、設(shè)計(jì)要求: 在街道、商場或公共場所通常裝有各種五彩斑斕的燈飾，美化人們的生活空間。用電子電路設(shè)計(jì)一個彩燈控制器，控制紅綠黃三個燈，按一定規(guī)律依次點(diǎn)亮。由電子電路實(shí)現(xiàn)一個循環(huán)閃亮、具有“流水”般效果的彩燈控制器，并能實(shí)現(xiàn)流水的速度有漸變效果。主要要求及指標(biāo)：紅黃綠三組彩燈循環(huán)閃亮，變化規(guī)律是：紅紅綠綠黃綠黃全亮全滅紅，如此循環(huán)，產(chǎn)生“流水”般的效果；流水的速度由快到慢，再由慢到快。彩燈白天不亮，晚間自動亮；二、設(shè)計(jì)思路與原理:節(jié)拍速度漸變的彩燈控制器由以下幾部分組成：調(diào)制信號、壓控振蕩、邏輯譯碼電路、光控電路。其中壓控振蕩

4、是難點(diǎn)。設(shè)計(jì)總體思路：1.要求彩燈的流水速度又快到慢，再由快到慢，則可利用555定時器的多諧振蕩功能，利用兩個555定時器和一個電壓跟隨器連接來產(chǎn)生周期變化的脈沖?？刂齐妷嚎捎米兓娜遣?。2.將這種變化的脈沖輸入到161計(jì)數(shù)器的時鐘信號輸入端，使計(jì)數(shù)器產(chǎn)生連續(xù)的信號，由于紅黃綠三組彩燈循環(huán)閃亮，變化規(guī)律是：紅紅綠綠黃綠黃全亮全滅紅，共有七個狀態(tài)，因此將161計(jì)數(shù)器用置零法或置數(shù)法改成七進(jìn)制，同樣根據(jù)彩燈變化的狀態(tài)，可以利用138譯碼器的譯碼功能將計(jì)數(shù)器連續(xù)輸出的信號轉(zhuǎn)換成各個彩燈的狀態(tài)輸出。3.要求彩燈白天不亮，晚間自動亮，則可以直接利用光敏器件檢測電路接138譯碼器的使能端達(dá)到要求。因此

5、可以得出節(jié)拍速度漸變的彩燈控制器的工作原理框圖為調(diào)制信號（三角波）壓控振蕩（555多諧振蕩器）流水態(tài)電路161計(jì)數(shù)器邏1138譯碼器電黃綠Q2Q1Q0用光敏器件檢測電路 四:設(shè)計(jì)分析 調(diào)制信號及壓控部分：設(shè)計(jì)任務(wù)要求彩燈變化由快到慢，再由慢到快。即輸入方波信號的頻率是循環(huán)變化的，在一個周期內(nèi)，頻率高低不斷的變化，實(shí)現(xiàn)高到低，低到高。利用兩片555定時器來實(shí)現(xiàn)，將第一片555中電容兩端的三角波信號送給第二片555定時器的電壓控制端。即5號角。在555定時器中，當(dāng)電壓控制端（5號腳）通過電容接地時，比較電平即為1/3Vcc和2/3Vcc，比較電平不變，故電容充放電的時間也不變，555定時器輸出的方

6、波信號的頻率不變。當(dāng)電壓控制端 （5號腳）接控制電壓時，則比較電平變?yōu)?/2Con和Con，又控制電壓為第一個 555 中電容的三角波，在一個三角波周期當(dāng)中，Con在不斷變化，當(dāng)將其送給第二個555的5號腳時，即555的比較電平也在不斷變化，當(dāng)三角波的周期大于第二個555的周期時，即可在一個三角波周期內(nèi)，實(shí)現(xiàn)第二個555輸出方波的頻率由低到高，再由高到低。從而滿足彩燈的變化過程是由慢到快，再由快到慢，不斷循環(huán)變化。仿真時的波形為：但在仿真軟件上仿真時，選擇的周期過大時，仿真的圖形不明顯，故在電腦上仿真時選擇的電阻電容要合適，不能過大。在實(shí)物連接時，由于要觀察彩燈漸變的過程，選擇的周期應(yīng)稍微大點(diǎn)

7、，且在實(shí)物連接時采用741芯片作為電壓跟隨器。連續(xù)信號的產(chǎn)生及邏輯電路：分析：一個循環(huán)過程：紅-紅綠-綠-黃綠-黃-全亮-全滅，共有7個狀態(tài)。可用74LS161計(jì)數(shù)器，用清零法將其改成七進(jìn)制循環(huán)計(jì)數(shù)器，使循環(huán)狀態(tài)由0000到0110。用與非門將QA、QB、QC端連接到CLR端，LOAD端接高電平，使能端ENP及ENT端也接高電平，這樣便將74LS161改為七進(jìn)制的計(jì)數(shù)器，可用它產(chǎn)生由0000到0110的循環(huán)信號。然后將74LS161的QA、QB、QC端分別接到74LS138 的A、B、C端作為138譯碼器的輸入端，根據(jù)所給的狀態(tài)可列出真值表如下QD QC QB QARGY0 0 0 00 0

8、10 0 0 10110 0 1 00100 0 1 11100 1 0 01000 1 0 11110 1 1 0000可求得R=Y0+Y1+Y5 G =Y1+Y2+Y3+Y5 Y=Y3+Y4+Y5因此，可將上面的式子，轉(zhuǎn)為與非形式后經(jīng)由與非門輸出連接到相應(yīng)的彩燈即可。在設(shè)計(jì)的過程中，因?yàn)椴捎昧税l(fā)光二極管，TTL門電路輸入的高電平（拉電流）只有400uA（0.4mA），而發(fā)光二極管的發(fā)光電流約為5mA，故必須加上驅(qū)動電路， 發(fā)光而近日管才能正常發(fā)光。TTL門電路輸出的低電平（灌電流）的電流大小約為8mA，足以使二極管發(fā)光?？紤]到門電路輸出低電平時二極管才能發(fā)光，所以經(jīng)過74LS138譯碼之后

9、直接用與門將信號送給發(fā)光二極管即可。所以邏輯信號電路完整的電路圖為：發(fā)光二極管電路圖：分析：根據(jù)白天不亮，晚上亮的要求，以及光敏電阻的亮、暗電阻變化，我們設(shè)計(jì)了電壓比較器模擬光敏電阻接入芯片74LS138的G1（高電平使能端），當(dāng)滑動變阻器接入阻值較小時，相當(dāng)于白天；當(dāng)滑動變阻器接入阻值較大時相當(dāng)于夜晚，達(dá)到發(fā)光二極管隨光線變化的效果。但在實(shí)驗(yàn)的過程中，發(fā)現(xiàn)試驗(yàn)箱本身并沒有提供2.5V的電壓，只有5V,-5V,12V,-12V，為了充分利用試驗(yàn)箱提供的電壓，將比較器電路改為：四、電路仿真圖及實(shí)物連接電路圖 仿真過程的完整電路圖為：實(shí)驗(yàn)時實(shí)物連接的電路完整電路圖為：五實(shí)驗(yàn)時所遇到的問題及解決的辦

10、法在連接實(shí)物時，應(yīng)注意二極管的陽極與陰極。實(shí)驗(yàn)時，小組成員剛開始都沒有注意到這個問題，在連接好調(diào)制信號和壓控部分的電路時，用示波器觀察輸出的波形，但無論怎么調(diào)節(jié)示波器都無法得到三角波或者是方波。在排除了連接導(dǎo)線的接觸不良等因素之后，小組成員一致認(rèn)為可能是二極管的陰陽極接反了，最后利用萬用表檢測，證實(shí)確實(shí)是二極管接反了，改正電路后用示波器觀察在第一個555的充放電電容上得到了三角波，在第二個555的輸出端（3號腳）上得到了方波，由于方波的頻率是變化的，用示波器觀察時不易調(diào)節(jié)，故觀察得到的方波頻率變化不是特別明顯。運(yùn)算放大器與比較器的問題，在仿真時，只是隨便選擇了兩個運(yùn)放來連接成電壓跟隨器和電壓比

11、較器（模擬光控電路），在實(shí)物連接時，剛開始選擇了兩個uA741運(yùn)放，但在連接好比較器之后，將輸出的信號接到74LS138的G1（高電平有效）使能端，發(fā)現(xiàn)不管怎么移動滑動變阻器，彩燈都是按照原來的要求正常發(fā)光，即G1端始終是高電平，并不能實(shí)現(xiàn)光控的功能，一開始認(rèn)為接入的電阻和滑動變阻器的阻值不匹配，或者是電阻的阻值不準(zhǔn)確，用萬用表檢查發(fā)現(xiàn)沒有問題。再次用用萬用表檢測比較器輸出的電壓，發(fā)現(xiàn)在移動滑動變阻器的過程中，輸出的電壓是不斷變化的，但都不會出現(xiàn)負(fù)電壓，即運(yùn)放是工作在線性區(qū)，即使接上了正反饋電阻也不會出現(xiàn)負(fù)電壓，仍然工作在線性區(qū)。所以用uA741連接的電路并不能實(shí)現(xiàn)比較器的功能，最后將LM324代替uA741連接路組成了一個比較器，實(shí)現(xiàn)了光控的功能。原因是在電腦仿真軟件上的運(yùn)放都是理想運(yùn)放，故可以連成比較器，但在實(shí)際的器件中，運(yùn)算放大器的線性區(qū)是比較寬的，但比較器的線性工作區(qū)就很窄。所以uA741并不能代替LM324連接成一個比較器電路，實(shí)現(xiàn)光控功能。五.所需材料表元件名稱規(guī)格及用途數(shù)量電阻100千歐3電阻10 千歐1電阻4.7千歐1滑動變阻器10千歐1電容100 uF、0.1uF、10uF各1個555定時器構(gòu)成多諧振蕩器，輸出脈沖274LS138譯碼器174LS161計(jì)數(shù)器174LS103輸入三與非門174LS204輸入二與