七彩LED灯控制器设计

七进制计数器®--Q0逻辑电路数字电路课程设计彩灯控制器的设计1设计要求设计一个彩灯控制器。

1•要求能控制红、黄、蓝、绿各色LED灯循环闪烁，并可变换闪烁图案。

2.彩灯白天不亮，夜晚自动亮。

2设计方案原理框图如图1所示1、控制红、黄、蓝、绿各色LED灯循环闪亮，则按照红一红黄一黄一黄蓝一蓝一蓝绿一绿一红的方式循环闪亮。

彩灯的灯灭有七种状态，可设计一个七进制的计数器，用计数器的状态来控制彩灯的亮灭；计数器应能够自启动。

2、用555定时器构成多谐振荡器，作为脉冲信号源；3、用光敏器件（光敏电阻、光敏二极管等）来检测周围环境的光强，以区分白天和夜晚，实现彩灯白天不亮、晚上自动亮的控制要求。

光敏器件检测电路整体结构为脉冲信号源输出一定频率的脉冲给七进制计数器，七进制计数器受脉冲控制输出Q3、Q2、QI、Q0的不同状态，从而控制逻辑电路，逻辑电路输出控制彩灯的亮灭，达到要求。

根据所学内容，可分别确定所需元件,脉冲信号源有很多种，但要频率可控，可采用CB555定时器组成的多谐振荡器完成，多谐振荡器是常用的一种矩形波发生器，原理框图脉冲信号源通过改变R1和R2的电阻值即可改变其输出矩形波的频率。

七进制计数器可通解原理。

①脉冲信号源DT5q=（R1+R2）/（R1+2R2）=2/3T=1ms 令C1=0.1UF求得TD-Ijnim.555TIIVIER RATEDC1O.luFd.oi|jr74LS16QDr 1—*|U2AI 17WN过74LS160型同步十进制计数器改接而得。

逻辑电路可使用74LS138型译码器控制彩灯，最后通过与非门获得彩灯的逻辑控制关系。

74LS160型同步十进制计数器改接成七进制计数器的同时，在七进制计数器的输出端接一个数码管，仿真时可检测十进制改接成七进制的正确性，以及灯亮灯灭和计数器的输出如何对应，更好地理脉冲信号源②七进制计数器采用置数法改接74LS160同步十进制计数器上图是由74LS160型同步十进制计数器改接而成的七进制计数器。

LED彩灯控制器设计课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解LED工作原理，掌握LED彩灯控制器的电路构成及功能。

2. 学生能描述常见的电子元件，如电阻、电容、二极管等，并了解它们在LED 彩灯控制器中的作用。

3. 学生能解释程序控制LED灯的原理，掌握基本的编程知识，如循环、条件语句等。

技能目标：1. 学生能够运用所学知识设计简单的LED彩灯控制器电路，并进行调试。

2. 学生能够编写简单的程序，实现LED灯的颜色变换、闪烁等效果。

3. 学生能够通过小组合作，解决设计过程中遇到的问题，提高团队协作能力。

情感态度价值观目标：1. 学生能够培养对电子技术的兴趣，提高创新意识和实践能力。

2. 学生在学习过程中，能够树立安全意识，遵循操作规程，养成良好的实验习惯。

3. 学生能够认识到科技改变生活，增强社会责任感和使命感。

本课程针对初中年级学生，结合电子技术相关知识，注重理论与实践相结合，培养学生的动手能力、创新意识和团队协作精神。

课程目标具体、可衡量，便于学生和教师在教学过程中明确预期成果，为后续教学设计和评估提供依据。

二、教学内容1. LED工作原理及特性：讲解LED的基本结构、发光原理及参数，如电压、电流、亮度等。

相关教材章节：第二章第三节“发光二极管”2. 常见电子元件介绍：介绍电阻、电容、二极管等元件的作用及选型，分析它们在LED彩灯控制器中的应用。

相关教材章节：第一章“电子元件基础”3. LED彩灯控制器电路设计：讲解电路原理图绘制，介绍控制器的核心元件及其功能。

相关教材章节：第三章“数字电路设计基础”4. 程序设计基础：介绍基本的编程知识，如循环、条件语句等，并通过实例讲解如何控制LED灯的颜色变换、闪烁等效果。

相关教材章节：第五章“简易编程与控制”5. 实践操作：指导学生动手搭建LED彩灯控制器电路，编写程序，实现LED 灯的控制。

相关教材章节：第六章“实践操作与调试”6. 小组讨论与展示：组织学生进行小组合作，解决设计过程中遇到的问题，并展示作品。

彩灯控制器的设计完整版一、需求分析在设计彩灯控制器之前，首先需要进行需求分析，明确用户对控制器的要求。

根据用户需求，定制设计以下功能：1.调整灯光颜色：用户可以通过控制器选择预设的颜色，或者自定义调整颜色。

2.调整灯光亮度：用户可以通过控制器调整灯光的亮度，使其适应不同的环境需求。

3.闪烁效果控制：用户可以选择不同的闪烁效果，如渐变、跳变、闪烁等。

4.控制方式：用户可以通过遥控器、手机APP或物理按钮等方式，方便地进行控制。

二、硬件设计1.控制器主板：搭载处理器，用于控制灯光的变化，并接收用户的指令。

2.无线通信模块：用于与遥控器、手机APP等进行通信，接收用户指令。

3.灯光模块：控制彩灯的亮度和颜色的模块，可以使用RGBLED灯珠进行控制。

4.电源模块：为控制器及灯光模块供电，可采用DC或AC电源。

三、软件设计1.硬件控制程序：在控制器主板上编写固件，实现对灯光的控制，包括颜色的变化、亮度的调整和闪烁效果的控制。

2.通信协议设计：设计控制器与遥控器、手机APP等之间的通信协议，实现指令的传输和接收。

3.用户界面设计：对于手机APP或PC端软件，设计用户界面，使用户可以方便地进行控制。

四、功能实现1.调整灯光颜色：通过软件界面，用户可以选择预设的颜色，或者使用调色盘自定义调整颜色。

2.调整灯光亮度：用户可以通过软件界面或遥控器等方式调整灯光的亮度，使其适应不同的环境要求。

3.闪烁效果控制：通过软件界面或遥控器等方式，用户可以选择不同的闪烁效果，如渐变、跳变、闪烁等。

4.多种控制方式：通过手机APP、遥控器或物理按钮等多种方式，用户可以随时随地进行控制。

5.定时开关：用户可以设置灯光的定时开关，实现定时开启或关闭灯光的功能。

五、测试与优化在完成功能实现后，进行测试与调试，确保控制器能正常工作。

根据测试结果优化硬件和软件设计，提高控制器的性能和稳定性。

六、生产与销售完成控制器的设计和验证后，进行产品批量生产，并进行市场宣传和销售推广。

课程设计报告题目名称：七彩循环装饰灯控制器的设计姓名：学号：班级：指导教师：2012年5月目录1.设计目的2.设计要求3.设计内容4.控制器电路各组成部分的工作原理 4.1电路总体功能及设计4.2电路各部分具体功能及设计4.2.1整流滤波电路4.2.2调色时钟脉冲发生电路4.2.3灯光变色控制电路4.2.4负载电路五、参数计算及器件选择5.1、整流滤波电路5.2调色时钟脉冲发生电路六、仿真分析七、元器件清单八、心得体会九、参考文献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 . 设计要求目前，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. 设计内容3.1设计题目：设计一个七彩循环装饰灯控制器电路。

各基本单元电路的设计条件和技术指标如下：3.1.1整流滤波电路正弦信号输入电压：220V，50Hz；整流滤波电路输出电压：24V，分压输出（供集成电路用）：一组采用稳压管5V；另一组采用集成稳压器。

3.1.2调色时钟脉冲发生和灯光变色控制电路时钟脉冲振荡频率：灯光每隔0.1s~5s自动变换一种颜色，脉冲占空比：60%。

彩灯控制器的设计一、设计任务与要求1、以半导体数码管作为控制器的显示器，它能自动地依次显示出数字0、1、2、3、4、5、6、7、8、9（自然数列），1、3、5、7、9（奇数列），0、2、4、6、8（偶数列）和0、1、2、3、4、5、6、7、0、1（音乐符号数列），然后又依次显示出自然数列、奇数列、偶数列和音乐符号数列……如此周而复始，不断循环。

2、打开电源时，控制器可自动清零，从接通电源时刻起，数码管最先显示出自然数列的0，再显示出1，然后按上述规律变化。

二、方案设计与论证设计要求总的电路能够实现以此输出自然数列、奇数数列、偶数数列和音乐数列，而且还要求能够实现上述顺序的循环，总电路主要可以分成三个部分。

第一部分就是自然、奇数、偶数和音乐四个数列电路。

这里使用的只要就是计数器，计数器在时序电路中应用的很广泛，它不仅可以用于对脉冲进行计数，还可用于分频，定时，产生节拍脉冲以及其他时序信号。

运用计数器的不同的功能和不同的接发就可以实现不同的序列输出了。

第二部分是将上述四个独立的数列电路通过或门将计数器的输出端通过一定方式连接整合成一个大的计数电路，即只用一片数码管就能实现上述四个数列电路的显示输出。

最后还有一个部分就是循环电路。

设计内容要求按照先自然序列然后到奇数序列再到偶数序列最后是音乐序列这样的顺序周而复始的循环。

为了实现这个循环输出的功能，可以用移位寄存器或者是译码器的输出端来控制四个数列电路控制四个计数器的工作情况，可以让四个计数器依次工作，就可以达到要求的依次循环输出数列。

方案一、利用移位寄存器来实现循环电路电路图如下图1用74LS194实现的循环电路这个电路图实现循环主要是依靠74LS194的移位功能来完成的。

先让开关SW1拨至与电源相接，就是接入高电平，这样移位寄存器有了脉冲信号之后就可以实现置数的功能，四个输出端为1000，再将开关SW1拨至与地相接也就是接入低电平，这时寄存器就可以实现移位的操作了，然后通过脉冲信号的触发下，寄存器的输出就可以从1000→0100→0010→0001，这样依次循环了。

七彩循环装饰灯控制器课程设计设计课题:七彩循环装饰灯控制器课程设计专业班级:姓名:学号:设计时间:2014年⽉号 - 2015年⽉号⽬录绪论 (2)第⼀章设计思路 (4)1.1 设计⽬的 (4)1.2 设计内容及要求 (4)1.3 控制器电路的⼯作原理 (5)第⼆章总体⽅案的设计 (7)2.1 总体⽅案的设计 (7)2.2 总体⽅案的优势 (7)2.3 参数的计算 (8)2.4 仿真 (8)第三章单元电路的设计 (9)3.1 电源变换电路 (9)3.2 调⾊时钟脉冲发⽣电路 (9)3.3 灯光变⾊控制电路 (10)3.4 负载电路 (11)第四章使⽤元件及介绍 (12)4.1 设计所需的元件： (12)4.2 元件具体介绍 (12)4.2.1 555定时器 (12)4.2.2 cd4518： (13)4.2.3 晶闸管： (14)第五章单元电路的补充 (15)第六章结论 (17)第七章⼼得体会 (18)参考⽂献 (20)绪论七彩灯的实际应⽤该灯电路设计新颖，结构简单，成本低廉，趣味性强，可⽤在宾馆、酒楼作⼴告灯，也适⽤作节⽇彩灯。

系19世纪兴起的数字电路以其先天的便捷、稳定的优点在现代电⼦技术电路中占有越来越重要的地位。

数字电路与模拟电路相⽐有显⽽易见的稳定性。

近年来，数字电路⼜有了巨⼤的发展。

可编程逻辑器件（PAL、GAL等）的发展和普及最终使IC的设计⾯向了⽤户（这是模拟电路⽆法做到的），⽽这毫⽆疑问会给⽤户带来巨⼤的便捷，从⽽奠定它在电⼦电路中的对位。

随着集成技术的进⼀步提⾼，各种新技术的出现和应⽤，⼈类历史横跨数码时代向更进⼀步发展已出现在各⼤型相关企业的宏伟蓝图中。

新世纪⾥谁掌握了新技术谁就得到了获胜的资本，也仅仅是资本⽽矣。

新世纪⾥电⼦⾏业的发展速度令⼈窒息，闻名的摩尔定律更把许多⼈威吓在门外。

可以展望，⼀个由数字构成的新世界即将出现。

利⽤控制电路可使彩灯（例如霓虹灯）按⼀定的规律不断的改变状态，不仅可以获得良好的观赏效果，⽽且可以省电（与全部彩灯始终全亮相⽐）。

目 录1 EDA简述 (1)1.1EDA介绍 (1)1.2硬件描述语言VHDL (1)1.3设计背景 (1)2 设计目的及设计要求 (2)2.1设计要求 (2)2.2设计目的 (2)3 设计原理 (2)3.1方案设计 (2)3.2模块设计 (3)3.2.1 32进制计数器模块 (3)3.2.2 集成分频器模块 (3)3.2.3 4进制计数器模块 (4)3.2.4 四选一选择器模块 (5)3.2.5 彩灯控制器模块 (6)3.3系统结构 (7)3.4彩灯控制器的管脚图 (8)4 实验结果和总结 (8)4.1实验结果 (8)4.2总结 (9)参考文献 (11)附录 (12)32进制计数器模块程序 (12)分频器模块程序 (12)4进制计数器模块程序 (14)4选1选择器程序 (15)彩灯控制模块程序 (16)1 EDA简述1.1 EDA介绍《EDA技术课程设计》注重实践操作和应用能力的培养，对每个设计案例都详细地阐述了系统设计的要求、系统设计方案、VHDL源程序和系统仿真波形图，且所有给出的程序均经过调试，确保设计的正确性。

《EDA技术课程设计》可供高等院校的电子信息工程、通信工程、自动化、仪器仪表、计算机及相关专业的本科生或专科生使用，特别适合作为EDA技术课程的实验、课程设计、综合实践和电子设计竞赛的指导教材，同时也可作为从事EDA技术应用与开发的工程技术人员的设计参考书。

1.2 硬件描述语言VHDLVHDL的全名是Very-High-Speed Integrated Circuit HardwareDescription Language,诞生于1982年。

1987年底，VHDL被IEEE和美国国防部确认为标准硬件描述语言。

VHDL语言是一种用于电路设计的高级语言，主要用于描述数字系统的结构，行为，功能和接口。

除了含有许多具有硬件特征的语句外，VHDL的语言形式和描述风格与句法是十分类似于一般的计算机高级语言。

七彩循环装饰灯控制器的设计１．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。

２．设计内容及要求2.1设计题目：设计一个七彩循环装饰灯控制器电路。

各基本单元电路的设计条件和技术指标如下：2.1.1整流滤波电路正弦信号输入电压：220V，50Hz；整流滤波电路输出电压：12V，分压输出（供集成电路用）：5V,要求采用集成稳压器。

2.1.2调色时钟脉冲发生和灯光变色控制电路时钟脉冲振荡频率：灯光每隔0.1s~10s自动变换一种颜色，脉冲占空比：60%。

灯光变色控制电路：采用同步加法计数器。

输出的高电平应满足晶闸管控制电平的要求。

2.2负载电路红、绿、蓝3基色灯：12V，8W。

晶闸管：最大反向电压≥1.414U2。

2.3 要求控制器能长年通电使用，性能可靠。

2.4 要求画出完整的设计电路图，计算电路各元器件参数，写出设计总结报告。

2.5 集成电路采用CMOS或TTL系列。

3. 控制器电路的工作原理所示图1七彩循环装饰灯控制器功能框图七彩循环装饰灯控制器电路的参考原理图如图2所示，它由电源变换电路、调色时钟脉冲发生电路、灯光变色控制电路和负载电路组成。

其中H1、H2、H3是被控“3基色”灯泡。

接通电源，220V交流电经变压器降压、VD1~ VD4桥式整流和滤波后，一路供彩灯回路用电；另一路经R1降压限流，VZ稳压，VD5隔离和C1滤波后，为控制电路提供约5V的稳定直流电。

ICI与外围元件构成一个时钟脉冲发生电路，其中与非门G1、G2以及RP、R3和C2组成多谐振荡器；IC2由G3、G4构成基本RS触发器，对振荡产生的脉冲进行整形，然后由G4输出送到IC3的时钟脉冲CP端。

3图2 七彩循环装饰灯控制器电路原理图~4.具体设计4.1整流滤波电路4.1.1工作原理桥式整流电路如图3所示，图中B为电源变压器，它的作用是将交流电网电压e1变成整流电路要求的交流电压，RL是要求直流供电的负载电阻，四只整流二极管D1～D4接成电桥的形式，故有桥式整流电路之称。