节拍渐变的彩灯控制器（校正版）（合工大）

合肥工业大学电子技术课程设计报告

课程名称： 节拍渐变的彩灯控制器

系 部： 材料科学与工程学院 专业班级： 新能源11-1

学生姓名：

指导教师：

完成时间： 2013.7.22

节拍渐变的彩灯控制器设计报告

一、内容提要:

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。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循环闪亮、具有“流水”般的效果彩灯控制器，并能实现流水的速度有渐变效果。

本文讲述了节拍速度渐变的彩灯控制器的工作原理以及其各个组成部分，记述了我们在整个设计过程中对各个部分的设计思路、对各部分电路设计方案的选择、元器件的筛选、以及对它们的调试、对调试结果的分析。最后，给出了我们在本次课程设计中的一些心得体会。

二、设计内容及要求:

1. 红黄绿三组彩灯循环闪亮，变化规律是：红－红绿－绿－黄绿－黄－全

亮－全灭－红，如此循环，产生“流水”般的效果； 2.流水的速度由快到慢，再由慢到快。 3.彩灯白天不亮，晚间自动亮；

三、设计思路及原理:

1． 系统概述

节拍速度渐变的彩灯控制器由4个功能块组成：

1.产生连续渐变脉冲信号电路；2.产生七个状态的电路；3.译码电路；4.光敏器件检测电路；

1.产生连续渐变脉冲信号电路

该电路主要由两个555定时器和一个电压跟随器连接来产生周期变化的脉冲，对于参数的选择，根据Tw1=0.7(R1+R2)C，Tw2=0.7RC,可以令R1=20千欧，R2=100千欧。通过该电路可以产生连续渐变脉冲信号，可以产生的信号控制彩灯的流水速度由快到慢，再由快到慢。 2.产生七个状态的电路

该电路主要由一个74LS160芯片和一个与非门组成，由于最终结果要产生红黄绿三组彩灯循环闪亮，变化规律是：红－红绿－绿－黄绿－黄－全亮－全灭－红，共有七个状态，因此将161计数器用置数法改成七进制，使其产生7个状态来控制彩灯的变化。

3.译码电路

该电路主要有74LS138芯片组成，利用138译码器的译码功能将计数器连续输出的信号转换成各个彩灯的状态输出。 4.光敏器件检测电路

该电路主要由一个光电二极管组成，当有光照射在光电二极管，此时它是通路状态，无光照射在光电二极管，此时它是截止状态，可以利用该特性控制彩灯白天不亮，晚间自动亮。

总体工作过程：在有光照时，由555定时器组成的多谐振荡产生形似波浪的变化

电压，将该电压输送给由555定时器组成的压控振荡器，从而产生连续渐变的矩形脉冲信号，再将该信号输送给已用置数法置成七进制的74LS160计数器，通过该计数器产生0000~0110循环的二进制数，将这些二进制数输送给74LS138译码器产生七种循环的状态对应彩灯的七种循环的变化。

2． 单元电路设计、仿真与分析

(1).产生连续渐变脉冲信号电路

产生连续渐变脉冲信号电路示意图

如图所示由555定时器和外接元件R1、R2、C构成多谐振荡器，脚2和脚6直接相连。电路没有稳态，仅存在两个暂稳态，电路亦不需要外加触发信号，利用电源通过R1、R2向C充电，以及C通过R2向放电端DIS放电，使电路产生振 荡。电容C在1/3Vcc和2/3Vcc之间充电和放电，然后，经过中间运算放大，输入到第二个由555组成的多谐振荡器的CON端，改变它的参考电平，进而产生变化的脉冲输出，由T=0.7RC得周期大约为4秒。

连续渐变脉冲信号示意图

555定时器示意图

555定时器各管脚作用：GND端为接地端；VCC端为电源端；RES为复位端，当RES=0时，555输出低电平，平时RES端开路或接Vcc；CON是控制电压端，平时输出2/3Vcc作为参考电平，若不外加电压时，通常接一个电容到地，起滤波作用，以消除外界干扰，确保参考电平的稳定；TRI和THR为比较器的输入电平端；

（2）产生七个状态及译码电路