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合肥工业大学电子电路课程设计报告

课题名称：移动方向可逆的彩灯控制器

系部：仪器科学与光电工程学院

专业班级：测控三班

学生姓名：徐冲柯2013210093

汪晓东2013210109

吴星亮2013210096

指导教师:赵丽鑫

一内容提要:

移动方向可逆的彩灯控制器是用电子电路设计一个彩灯控制器，控制红绿黄三个灯，按一定规律依次点亮。由电子电路实现一个可正向循环、逆向循环效果的彩灯控制器。在街道、商场或公共场所通常装有各种五彩斑斓的灯饰，美化人们的生活空间。详细的说明了彩灯控制器的工作原理以及各个组成部分，记录了我们在整个设计过程中对各部分电路设计方案的选择、元器件的筛选、以及它们的调试、对调试结果的分析，到最后得到比较满意的实验结果的许多方面。

二设计内容及要求:

用电子电路设计一个彩灯控制器，控制红绿黄三个灯，按一定规律依次点亮。由电子电路实现一个可正向循环、逆向循环效果的彩灯控制器。

控制红、绿、黄一组彩灯循环闪亮，变化的规律是：先按正向循环闪亮，全灭→红→红绿→绿→黄绿→黄→全亮→全灭。紧接着按逆向循环闪亮→全亮→黄→黄绿→绿→红绿→红→全灭，如此往复循环,产生移动方向变化的“流水”效果。

正向循环闪亮速度慢，逆向循环闪亮速度快，

彩灯白天不亮，夜晚自动亮。

三设计思路及原理:

系统概述

彩灯控制器由六部分组成：脉冲发生部分，光敏器件检测电路，加减控制，可逆计时器，循环结束判别，以及逻辑电路。

eq\o\ac(○,1)用光敏电阻来检测周围环境的光强，用来区分白天夜晚，以控制彩灯的亮灭，由于条件有限这次设计采用滑动变阻器来模拟光敏电阻。

eq\o\ac(○,2)由555定时器组成的多谐振荡器产生脉冲信号控制彩灯的逆向循环，同时经过D触发器分频产生的低频率脉冲控制彩灯的正向循环，同时也可以修改相关参数来改变频率大小。

eq\o\ac(○,3)两脉冲经过151数据选择器送人74190可逆计数器的CLK端，用来为计数器提供不同频率的时钟脉冲。

eq\o\ac(○,4)每完成一次计数循环通过循环结束判别电路的判断由加法计数改为减法计数，或由减法计数改为加法计数，循环往复。

eq\o\ac(○,5)最后由可逆计数器的输出端通过逻辑电路控制彩灯的亮灭规律，以达到要求产生的效果。

光敏器件检测电路脉冲发生

光敏器件检测电路

脉冲发生

可逆计数器

逻

辑

电

路

红

黄

绿

Q2

Q1

Q0

D

CP

加减控制

正向循环结束、逆向循环结束判别

时钟快慢

控制

单元电路设计、仿真与分析

光敏元器件检测电路

我们采用的是用滑动变阻器来模拟光敏电阻，当白天时滑动变阻器阻值较小，通过R9和R5分压使R5端电压减小，不足以使三极管基极和发射极之间导通，所以输出为低电平。当夜晚来临，滑动变阻器阻值增大，三极管导通，此时输出为高电平。将输出的0或1输入到74190的置数端，若74190置数输入端为0置成0111，此时灯全灭，74190置数输入端为1，此时不进行置数，可逆计数器继续工作。

（二）脉冲发生电路

在定时器内部，两个比较器触发输入端6和2是接在一个端点上并与电容C连接，这个端点上的电容电压Uc变动，会同时导致2个比较器的输出电平改变，使RS触发器的输出改变。电源Ucc经R1R2给电容C充电，当Uc上升到三分之二Ucc时U6=U2=2/3Ucc,输出电压Uo为低电平，T导通，电容C经R2，放电端eq\o\ac(○,7)放电，Uc开始下降，当下降到1/3Ucc时，U6=U2=1/3Ucc，输出电压uo为高电平。同时放电管导T截止，放电端eq\o\ac(○,7)断开，电源Ucc又经R1R2给电容C充电，使Uc上升。这样周而复始，电容电压uc形成一个周期性充放电的指数曲线波形，。输出电压uo就形成了周期性的矩形脉冲。

参数选择：电阻R1、R2和电容C的参数选择是由所需要的脉冲来决定的，根据所需要的脉冲的充电时间和放电时间解出参数数值。

充电时间T1=0.7（R1+R2）C

放电时间T2=0.7R2C

(三)D触发器分频电路

将D触发器的D端与Q非相连,则从Q输出的脉冲频率为输入的CP脉冲的一半。多谐振荡器产生的脉冲经D触发器分频后频率变为原来的一半，该低频脉冲用来控制加法计数，以实现正向循环速度慢，逆向循环速度快的功能。

（四）计数器以及加减控制电路

如图，74190N的~U/D口与脉冲选择电路相连，即在脉冲选择的同时控制其加减控制，则可实现处于加法运算的时候为较低频脉冲，而处于减法运