简易灯光控制器要点

1、西安电子科技大学数字电子技术课程设计题 目 简易灯光控制器学生姓名 专业班级11 级通信2班学 号20115院（系）信息工程学院指导教师 完成时间2013 年11月28日目录1 课程设计的目的 12 课程设计的任务与要求 13 设计方案与论证 13.1 方案设计 13.2 方案论证 24 设计原理及功能说明 24.1 电路设计原理 24.2 功能说明 25 单元电路的设计 35.1 CP 时钟信号发生模块 35.1.1 74LS04 工作原理 35.1.2 电位器和电容的工作原理 35.1.3 CP时钟信号发生器的作用及其电路图 35.2 74LS74-D 触发器控制电路 45.2.1 D 触

2、发器工作原理 45.2.2 D 触发器控制电路作用以及电路图 46 硬件的制作与调试 57 总结 6参考文献 7附录一：总电路图 8附录二：元器件清单 91 课程设计的目的1、掌握CMOS反相器与R、C元件组成的多谐振荡器的设计方法。2、掌握 D 触发器所形成的循环电路的作用。3、学习焊接技术，并将其熟练地运用到生活中。2 课程设计的任务与要求灯光控制器可以正常工作，要求通过硬件控制电路实现对 LED 灯 的点亮和熄灭时间的调整。3 设计方案与论证根据简易灯光控制器的功能要求， 将电路划分为三个单元功能模块， 即CP时钟信号发生模块、D触发器控制电路模块、降压模块。3.1 方案设计本电路由74

3、LS04电力反相器和220uf电容以及1K5K可调节电位 器组成CP时钟信号发生模块，由74LS74D触发器组合以及CP时钟信 号组成，由47Q电阻和IN4007降压二极管组成降压模块，已达到保护 电路的目的。电源供电电压为直流 5V，也可以采用USB供电。3.2 方案论证该方案需要用到74LS74和74LS04两种集成电路块，易于获得且价 格低廉，总体电路上来说设计简单，容易操作。4 设计原理及功能说明4.1 电路设计原理电路需要CP时钟信号来控制D触发器因此需要先构建 CP时钟信 号。为了降低成本，用一个74LS04电路反相、一个220uf电容、1K5K 的电位器组成CP时钟信号模块。产生

4、CP信号以后控制D触发器来触发 连锁反应，达到让灯泡依次亮依次灭的目的，由于使用电源为 5V 电源， LED灯最佳工作电压为23V，为了保护LED灯，在输出电路上加上47 Q电阻以及一个IN4007二极管来达到降压和控制电流方向的目的。4.2 功能说明由CP时钟信号发生模块来为D触发器提供能够让其翻转的CP信号， 当信号出现上升沿时D触发器触发，产生信号可以控制下一个触发器和 点亮LED灯。并且由降压模块来为LED降压。并且CP时钟信号可以通过 调节电阻来调节时钟频率。5单元电路的设计5.1 CP时钟信号发生模块5.1.1 74LS04工作原理74LS04反相器当输入高电平时将其反向输出低电平

5、。当输入高电平 （5V），输出低电平（0V）；当输入低电平（0V），输出高电平（5V）。5.1.2电位器和电容的工作原理电位器和电容连接后形成了 RC振荡电路，在外加电压不断改变的情 况下可以产生振荡信号，通过调节电位器阻值可以调节振荡频率，即调 节CP时钟信号频率。5.1.3 CP时钟信号发生器的作用及其电路图为电路提供触发CP信号，提供的信号频率可以通过调节电位器 R的 阻值来进行调节。图5-1 CP时钟信号发生器电路图1234578cF_TLrLrULrLTLan込图5-2 CP作用下Q端输出波形（正常时序）5.2 74LS74-D触发器控制电路5.2.1 D触发器工作原理74LS74集

6、成块是一个双D正沿触发器。触发器工作时必须是在 CP 从低电平跃迁到高电平时工作，在下一次触发前保持已经出发的状态。5.2.2 D触发器控制电路作用以及电路图当D端有高电平输入时，在CP的上升沿D触发器开始工作，Q端 输出高电平；当D端有低电平输入时，在CP的上升沿D触发器开始工作，Q端 输出低电平；D触发器控制电路在没有任何触发前，Q都处于低电位，但是反向输出端都是高电平，因此将 U2:B的反向输出端接到U1:A的D端， 这样就相当于U1:A的D端输入高电平，在输入CP上升沿信号后便可以 是U1:A触发器触发，Q端输出高电平，U1:A的Q端高电平与U1:B的 D端相连，即U1:B的D端也输入

7、高电平，以此类推，直到 U2:B的Q 端输出高电平，其反向输出端输出低电平，反馈到 U1:A的D端，过程 与上述相似，两个过程一直循环往复。CPU2; AU2:BU3 .AU3 .B图5-3 D触发器控制电路电路图6硬件的制作与调试方案确定，就开始购买元件，接下来就是焊接。由于设计的电路图比较复杂，难免有交叉，于是选择用锡走线和用 线连接两种走线并行的方法。将元件分类依次组装上去后开始焊接，在焊接过程需要注意焊接温 度，焊接时间，和用锡多少。温度过高会将焊接板烫坏，时间过长通过 引脚传热可能导致元器件过热内部结构损坏，用锡过多会导致不美观， 有一定几率产生虚焊且不易察觉。焊接完成后便是走线工作

8、，短线用锡 走，长线用导线连接。在走线过程中需要注意防止短路，焊接的锡先不 能交叉，不能粗细不均，注意防止用锡过多导致的串路，可能在调试过 程中导致元器件损坏。用导线连接时，导线两端不能有虚焊，并且导线 除两端外不得有绝缘外皮破损，以免发生短路损坏器件现象当焊接和走线工作完成，检查没有短路和虚焊的情况下开始进行初 次测试。初次测试需要选择较低电压，防止实际电压与预设不同损坏器 件。所做试验成功后，便开始提供正常电压，让元器件开始正常工作， 并进行精确调整。7 总结在设计过程中，我充分利用学校网络资源，在网上查询了简易灯光 控制器电路设计原理图，及其可行方案，并结合自己所学的知识，最终 选定了此

9、方案。通过查找、比较不同的资料，我了解了一些以前未学过 知识应用的理解并更进一步地熟悉了电子制作的设计过程和应该注意的 细节。首先，通过这次电子制作的实训，我们要对所做的作品的原理和所 用到的元器件的工作原理和用法做了深入的了解。因此在实训中我对普 通元器件如电阻， 二极管等以及较为重要的芯片如等元器件原理有了更加深入的了解。同时我们对所做的电子作品简易灯光控制器的构成 和工作原理都有了相应的理解。我利用学校的仿真实验室对电路进行仿 真，但由于没有经常性的接触过此类软件， multisim 软件不能够快速熟 练的掌握，仿真过程中出现了一定的误差，但这些并没有造成太大的影 响，但我还是知道了运用

10、仿 真软件进行仿真实验电路的方法，能在以后的学习 中重要的是 还有焊接的接点有要比之前有了很大的提高， 减少了虚焊等焊 接点的数量。电子作品的制作不仅仅锻炼了自己的实践能力，并且在此过程中还锻炼了自 己在制作产品上的逻辑思维， 知道了要设计一个产品需要什么必备条件和设计产品 时候的逻辑步骤。 因此， 这样的电子作品的制作的实训， 将会很好的扩展我们得思维能力， 将学习的理论与与实践相结合， 作品制作与生活相结合， 做出对社会和生活有的产品来。最后，要感谢指导老师在电子作品制作实训中的精心指导和帮助。参考文献1 .邱关源 .电路 （第五版）2 .杨全科 . 模拟电子技术基础3. 阎石 . 数字电子技术基础4 .伊仕. 电工电子工程基础高等教育出版社高等教育出版社（ 第五版 ） 高等教育出版社华中科技大学出版社11TiLSWD2R2附录一：总电路图U1:B74LSCM-R4ir-HKT伪D3D6D407诃 4町LED-YELLOW1W4T LESRl.UFpl UBD1口丘w rR5ar2：AU2：Bri-sUJ;AqU3；B2Dm