电子技术基础
课 程 设 计
题目名称： 七彩循环装饰灯控制器的设计 姓 名：学 号：班 级：指导教师：
评语：
聂诗超 20114526 建筑电气01班 王明昌
成绩：
重庆大学电气工程学院
2013年6月
目录
一、设计目的 ..................................................................1 二、设计背景 ..................................................................1 三、设计原理 ..................................................................1 3.1桥式整流及电容滤波电路 ....................................................1 3.2 多谐振荡电路 ..............................................................3 3.3 用74LS161构成八进制计数器 ................................................3 3.4用八进制计数器驱动发光二极管构成七色灯 ....................................5 四、设计内容和设计方案 ........................................................5 4.1设计内容及要求： ..........................................................5 4.2设计方案： ................................................................5 五、一些参数的计算及一些器件的选择 ............................................7 5.1 三极管的选择 ..............................................................7 5.2 三极管基极限流电阻选择 ....................................................7 5.3 三极管发射极分压电阻的选择 ................................................7 5.4变压器的选择 ..............................................................7 5.5 整流二极管的选择 ..........................................................8 5.6 其它二极管的选择 ..........................................................8 5.7滤波电容的选择 ............................................................8 5.8多谐振荡器电阻电容的选择 ..................................................8 5.9 原件清单 ..................................................................9 六、实验仿真及仿真结果 .......................................................11 6.1电路仿真图： .............................................................11 6.2 各部分仿真结果： .........................................................11 七、心得体会 .................................................................13 八、参考文献 .................................................................14
七彩循环装饰灯控制器的设计
一、设计目的
1.1熟悉七彩循环装饰灯控制器电路的组成、工作原理和设计方法。 1.2掌握多谐振荡器、触发器、计数器的工作原理、使用方法、特点、用途及主要参数的计算方法。
1.3熟悉集成电路CD4001、555定时器、CD40518、晶闸管、整流、滤波电路的的组成、工作原理、特点及用途。
二、设计背景
目前，很多商业广告（如灯箱，节日彩灯，霓虹灯等）等采用循环装饰控制的形式。七彩循环装饰灯能按设计者的要求或快或慢地循环发出红、绿、黄、蓝、紫、青、白七色光，从而起到商业宣传和美化环境的作用，给城市增添了热闹气氛。我们利用已学的模电数电相关知识，可以自行设计并焊接组装该控制电路。该控制器由变压器，整流电路，时钟信号发生器，计数器和开关电路等组成。
该电路根据三基色原理，采用红、绿、蓝三种发光二极管，通过混色作用（红、绿、红+绿=黄、蓝、红+绿=紫、绿+蓝=青、红+绿+蓝=白）来产生七种色彩
三、设计原理
3.1桥式整流及电容滤波电路 1）桥式整流电路
图1 桥式整流电路图及波形图
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桥式整流电路由四个整流二极管组成，其中D1和D4顺向串联，D2和D3顺向串联，交流电压与两条串联支路的中点相连，两条串联支路并联后与负载RL形成回路。简化电路如上图1。
设变压器副绕组的电压为v2?2V2sinwt，式中V2是副绕组的电压有效值。 在U2的正半周，电流从变压器副边线圈的上端流出，只能经过二极管D1流向负载RL，在负载上产生一个极性为上正下负的输出电压，再由二极管D3流回变压器，所以D1、D3正向导通，D2、D4反偏截止。
在U2的负半周，其极性与图示相反，电流从变压器副边线圈的下端流出，只能经过二极管D2流向负载RL，再由二极管D4流回变压器，所以D1、D3反偏截止，D2、D4正向导通。电流流过RL时产生的电压极性仍是上正下负，与正半周时相同。因此，桥式整流电路的电压和电流波形图如上图。由于二极管的单向导电作用，变压器副边的交流电压，已变换成负载两端的单极性电压，得到了整流的目的。
2）电容滤波电路
图2 电容滤波电路图及波形图
电容与负载并联可实现低通滤波的功能，如上图2所示。当U2为正半周并且数值大于电容两端电压Uc时，二极管D1和D3管导通，D2和D4管截止，电流一路流经负载电阻RL，另一路对电容C充电。当Uc>u2，导致D1和D3管反向偏置而截止，电容通过负载电阻RL放电，Uc按指数规律缓慢下降。当u2为负半周幅值变化到恰好大于Uc时，D2和D4因加正向电压变为导通状态，u2再次对C充电，Uc上升到u2的峰值后又开始下降；下降到一定数值时D2和D4变为截止，C对RL放电，Uc按指数规律下降；放电到一定数值时D1和D3变为导通，重复上述过程。滤波电容的作用简单讲是使滤波后输出的电压为稳定的直流电压，其工作原理是整流电压高于电容电压时电容充电，当整流电压低于电容电压时电容放电，在充放电的过程中，使输出电压基本稳定。
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3.2 多谐振荡电路
图3 多谐振荡器电路图及工作波形图
如上图3所示，多谐振荡器由一个555定时器，两个电阻，两个电容构成。多谐振荡器是一种自激振荡器，在接通电源后，不需要电源，不需要外加触发信号（即没有输入信号）便能自动产生矩形脉冲。先将555定时器构成施密特触发器，再将施密特触发器的输出端经RC积分电路接回到它的输入端，即可构成多谐振荡器。其电路构成及工作波形如图5所示。接通电源时，电容电压Vc=0,由功能表知，输出高电平，NMOS管截止。VDD通过电阻R2、R3给电容C2充电，充电时间常数为(R2+R3)C，电容上的电压Vc按指数规律上升；当Vc>2VDD/3时，有功能表知，电路输出低电平，NMOS管导通，电容C开始通过R3放电，放电时间常数约为R3C，Vc随之下降。当下降到Vc 3.3 用74LS161构成八进制计数器 图4 74LS161管脚图 3