基于数字电路设计的彩灯控制器

......设计题目：彩灯控制器的设计系别：电子与信息工程学院班级：1092132学生姓名：崔开地指导教师：丁文飞成绩：2013年7月9日...课程设计任务书课程设计题目彩灯控制器的设计功能技术指标1.顺序产生：红、绿、红+绿=黄、蓝、红+蓝=紫、绿+蓝=青、红+绿+蓝=白；2.灯光换时间可调，范围在0.1~10s。工作量...工作计划1、分析题目的功能要求，查找和分析参考资料。（1天）2、画出电路原理图，分析电路原理图和列出元器件表。（2天）3、购买元器件（1天）4、安装电路（2天）5、电路调试（5天）6、撰写课程设计说明书（3天）7、准备答辩（1天）8、答辩（1天）。指导教师评语年月日...目录第1章绪论...............................................................................31.1选题目的.......................................................................31.2设计要求.......................................................................31.2.1设计题目和技术指标............................................31.2.2设计功能..............................................................3第2章电路结构及工作原理......................................................42.1电路方框图.....................................................................42.2时钟发生电路图..............................................................42.3彩灯控制电路.................................................................52.4彩灯显示电路.................................................................7第3章整机工作原理...............................................................103.1整机原理图........................................................................103.2整机电路原理.....................................................................11第4章电路的组装与调试.......................................................134.1电路的检查..................................................................134.2电路的调试..................................................................134.2.1在调试中遇到的困难..........................................13结论..........................................................................................15...收获和体会.....................................................错误!未定义书签。致谢..........................................................................................19参考文献..................................................................................14附录1.......................................................................................15...第1章绪论1.1选题目的课程设计是一个非常重要的教学环节，是电子线路教学环节的继续、深化、补充和检验，是教学计划中综合性很强的实践性教学环节。1.了解并掌握数字电子技术课程所学的基础理论知识。2.通过对理论知识的掌握，学会用其进行基本的电路设计。3.熟悉常用集成数字芯片，并掌握其结构组成、工作原理及逻辑功能，进一步学会使用其进行电路的设计。4.了解并熟悉数字电子技术设计的基本思想和方法、原理。5.培养学生在遇到难题时，会用科学分析和解决问题的方法。6.培养学生的综合设计能力、严谨认真的工作作风和实事求是的工作态度。1.2设计要求1.2.1设计题目和技术指标题目名称：彩灯控制器的控制设计技术指标：1.顺序产生：红、绿、红+绿=黄、蓝、红+蓝=紫、绿+蓝=青、红+绿+蓝=白；2.灯光换时间可调，范围在0.1~10s。1.2.2设计功能本次的的课程设计主要实现利用CD4011与CD4518实现使在红、绿及蓝“三基色”灯情况下，顺序产生7种色光。...第2章电路结构及工作原理2.1电路方框图通过查阅大量资料，最终确定方案，其方案电路方框图如图2-1所示。图2-1电路方框图该方案主要由时钟信号CP发生电路、彩灯花样控制电路以及彩灯演示电路组成具体工作方式如下。2.2时钟发生电路图时钟发生电路主要由555及外围电阻、电容构成。其时钟发生电路如图2-2所示。...图2-2时钟发生电路555集成电路在这里除了作定时延时控制外，还可用于调光、调温、调压、调速等多种控制及计量检测。此外，还可以组成脉冲振荡、单稳、双稳和脉冲调制电路，用于交流信号源、电源变换、频率变换、脉冲调制等。555引脚图如图2-3示。图2-3555引脚图555引脚图介绍如下1地GND、2触发、3输出、4复位、5控制电压、6门限(阈值）、7放电、8电源电压Vcc。由于555芯片工作可靠、使用方便、价格低廉，目前被广泛用于各种电子产品中，555集成电路内部有几十个元器件，有分压器、比较器、基本R-S触发器、放电管以及缓冲器等VDD通过R1和R2对电容C充电，当Uc1/3VDD时，振荡器输出Vo=1，放电管截止。当Uc充电到≥2/3VDD后，振荡器输出Vo翻转成0，此时放电管导通，使放电端(DIS)接地，电容C通过R2对地放电，使Uc下降。当Uc下降到≤1/3VDD后，振荡器输出Vo又翻转成1，此时放电管又截止，使放电端(DIS)不接地，电源VDD通过R1和R2又对电容C充电，又使Uc从1/3VDD上升到2/3VDD,触发器又发生翻转，如此周而复始，从而在输出端Vo得到连续变化的振荡脉冲波形。脉冲度TL≈0.7R2C，由电容C放电时间决定；TH=0.7(R1+R2)C，由电容C充电时间决定，脉冲周期T≈TH+TL2.3彩灯控制电路彩灯控制电路主要由CD4518芯片组成CD4518是一个双BCD同步加计数器，由两个相同的同步4级计数器组成。其引脚图如图2-4所示。...图2-4CD4518引脚图CD4518引脚功能管脚功能如下：1CP、2CP：时钟输入端。1CR、2CR：清除端。1EN、2EN：计数允许控制端。1Q0～1Q3：计数器输出端。2Q0～2Q3：计数器输出端。Vdd：正电源。Vss：地。《CD4518引脚图》CD4518是一个同步加计数器，在一个封装中含有两个可互换二/十进制计数器，其功能引脚分别为1～7和9～{15}.该CD4518计数器是单路系列脉冲输入（1脚或2脚；9脚或10脚），4路BCD码信号输出（3脚～6脚；{11}脚～{14}脚）。CD4518控制功能：CD4518有两个时钟输入端CP和EN,若用时钟上升沿触发，信号由CP输入,此时EN端为高电平（1）,若用时钟下降沿触发,信号由EN输入,此时CP端为低吨平（0）,同时复位端Cr也保持低电平（0）,只有满足了这些条件时,电路才会处于计数状态.否则没办法工作。将数片CD4518串行级联时，尽管每片CD4518属并行计数，但就整体而言已变成串行计数了。需要指出，CD4518未设置进位端，但可利用Q4做输出端。有人误将第一级的Q4端接到第二级的CP端，结果发现计数变成“逢八进一”了。原因在于Q4是在CP8作用下产生正跳变的，其上升沿不能作进位脉冲，只有其下降沿才是“逢十进一”的进位信号。正确接法应是将低位的Q4端接高位的EN端，高位计数器的CP端接USS，其CD4518在本电路中的真值表如表2-1所示。表2-1CD4518真值表CPQ1Q2Q3Q4C0000...C1000C0100C1100C0010C1010C0110C11102.4彩灯显示电路彩灯显示电路主要由红、绿、蓝三个颜色的LED二极管组成。根据逻辑电路所产生的逻辑功能显示不同的闪烁效果。发光二极管，是一种半导体组件。初时多用作为指示灯、显示发光二极管板等；随着白光LED的出现，也被用作照明。具体电路符号如图2-5所示。...图2-5LED二极管发光二极管(LightEmittingDiode,LED)，是一种半导体组件。初时多用作为指示、显示板等；随着白光LED的出现，也被用作照明。它被誉为21世纪的新型光源，具有效率高，寿命长，不易破损等传统光源无法与之比较的优点。加正向电压时，发光二极管能发出单色、不连续的光，这是电致发光效应的一种。改变所采用的半导体材料的化学组成成分，可使发光二极管发出在近紫外线、可见光或红外线的光。1955年，美国无线电公司（RadioCorporationofAmerica）的鲁宾•布朗石泰（RubinBraunstein）（1922年生）首次发现了砷化镓(GaAs)及其它半导体合金的红外放射作用。1962年，通用电气公司的尼克•何伦亚克（NickHolonyakJr.）（1928年生）开发出第一种实际应用的可见光发光二极管。对于一般照明而言，人们更需要白色的光源。1998年发白光的LED开发成功。这种LED是将GaN芯片和钇铝石榴石（YAG）封装在一起做成。GaN芯片发蓝光（λp=465nm，Wd=30nm），高温烧结制成的含Ce3+的YAG荧光粉受此蓝光激发后发出黄色光射，峰值550nm。蓝光LED基片安装在碗形反射腔中，覆盖以混有YAG的树脂薄层，约200-500nm。LED基片发出的蓝光部分被荧光粉吸收，另一部分蓝光与荧光粉发出的黄...光混合，可以得到得白光。对于InGaN/YAG白色LED，通过改变YAG荧光粉的化学组成和调节荧光粉层的厚度，可以获得色温3500-10000K的各色白光。这种通过蓝光LED得到白光的方法，构造简单、成本低廉、技术成熟度高，因此运用最多。...第3章整机工作原理3.1整机原理图彩灯控制电路从电路结构上讲主要有三大部分组成：（1）时钟发生电路、（2）彩灯控制电路、（3）彩灯显示电路，其整体电路原理图如图3-1所示。...TRIG2Q3R4CVolt5THR6DIS7VCC8GND1U1555VCCGNDC1R1R2D1D2D3D4R312345678161514131211109S1SW-DIP8C2C3C4C5C6C7cp1E2Q1A3Q2A4Q3A5Q4A6RST7VSS89101112131415VDD16*cd4518图3-1整机电路原