彩灯控制电路 ,模拟电子技术课程设计(电气类)

电气工程学院课程设计报告

一.总体方案的选择

在方案的选择上，根据彩灯控制设计的情况，参考各方面的参考书，大多是

运用集成芯片控制.单片机控制和自激震荡电路， 故提出以下三种电路

方案一：选用集成芯片控制

此构思主要用芯片控制电路使的电路中的彩灯能够闪烁

方案二：选用单片片及控制

此构思主要利用单片机对电路进行控制实现电路的循环控制

方案三：选用自激振荡电路

220V

交流电压

220V

交流电压 220V

交流电压 直流稳压电源

直流稳压电源

直流稳压电源 集成芯片比较控制

单片机控制电路

自激

多谐振荡器

彩灯电路

彩灯电路

彩灯电路 电气工程学院课程设计报告

综合以上三种方案：方案一中运用的是集成芯片对电路进行控制，此种电路不

能在模拟仿真软件上运行，且实验室里不一定有现成的芯片，还不能彻底理解电路

的原理，故不选此方案。方案二运用的是单片机控制电路，这种方案最常用，但是

要编程序做成芯片，但现在还没学单片机，故不支持用此种做法。方案三运用的是

模拟电子的知识，所有原器件都能在实验室找到，结构清晰，原理易懂。因此，最

终确定的方案为方案三和各步骤的方案如下

1.运用二极管组成单相桥式整流电路。

2.电容滤波电路。

3.用三块三极管搭成自激多谐振荡器，达到交替导通和截止的目的。

4.彩灯电路。

二.单元电路的设计

1.单相桥式整流电路

单相桥式整流电路电路图

单相桥式整流电路，有电源变压器T,整流二极管VD1,VD2,VD3,VD4，和负载Rl,

组成， 与全波整流电路一样，变压器将电网交流电压转化成整流电路所需的交流

电压，设U2=1.414U2sinwt。 电气工程学院课程设计报告

当电流电压处于U2的正半周时变压器的二次绕组的a端电压高于b端电压VD1,

VD3,在正向电压作用下导通，VD2,VD4在反向电压下截止，电流从变压器的二次

绕组的a端发出，经VD1, Rl, VD3,由b端返回构成通路。有电流流过负载电阻Rl，

输出电压U0= U2。

当电源电压U2的负半周时，变压器二次绕组的b端电位高于a端电位，VD4, VD2,

在正向电压作用下导通，VD1, VD3,在反向电压作用下截止，电流从变压器二次绕组

的 b端出发，经VD2, Rl,VD4回到a端。有电流通过负载Rl，输出电压U0= U2。

由此可见，在交流电压U2的整个周期内，整流器件在正，负半周期内各导通

一次， 负载Rl始终有电流流过而且保持为同一方向，得到两个半波电压和电流。

所以，桥式整流电路为电路整流再好不过了。

2.滤波电路

C

电容滤波电路图 电容滤波电路和单相桥式整流电路的整合图

电容滤波电路就是在负载两端并联一只电容组成。

整流后的波形含有直流和交流两种成分，题目中需要直流电，则必须把交流成分

滤掉，电容器是一种储能元件，具有吞吐能量的能力。电容器具有通交流.隔直流的

特性，电容滤波电正是利用这一特性，利用电容充.放电方法，把整流后的交流成分

短路滤掉。

在电源的正半周，二级管道通，一方面给负载Rl供电；另一方面对电容器C进

行充电。充电时间常数T1=2RdC,其中Rd为二极管的正向导通电阻，其值非常小， 电气工程学院课程设计报告

充电电压Uc与上升的正弦电压U2一致，U0=Uc≈U2，当Uc充电到U2的最大值

1.414U2时，U2开始下降，且下降速率加快。当U2

容C经负载Rl放电，放电时间常数T2=RlC故放电较慢。

同理，在电源负半周，电路重复上述其过程。负载两端的输出电压波形如下所

示通过滤波前后对比，经过电容滤波，把交流成分滤掉。电容滤波后，输出电压

U0=(1.2-1.4)U2范围内，滤波电容是几十微法的电解电容，耐压值应高于1.414U2。

电容滤波电路前后的电压波形图

3. 自激多谐振荡电路

自激多谐振荡电路由6只电阻、三只电容、三只二极管和三只三极管组成,

R1=R2=R3=51千欧姆,R4=R5=R6=51欧姆, C1=C2=C3=47微法；三只二极管的型号

是1N4001,三只三极管型号为：2N222A。 电气工程学院课程设计报告

自激多谐振荡电路图

自激多谐振荡电路主要由Q1~Q3组成，他们组成三级共发射极电路放大器，由

于电容C1~C3的耦合作用而产生振荡，电路振荡后三极管Q1~Q3均处于开关工作

状态，并在导通状态与截止状态之间进行周期性翻转。但在任何时刻总有一只三极

管处于导通状态，另两只三极管处于截止状态。此时若导通的那一路是Q3路，则

电容C3开始放电，电容C2开始充电达到能导通D2时，X5,X6就熄灭了，X3,X4

就闪烁了，以此类推，三路灯依次循环不停的闪烁。

由于主控电路的三只三极管的开关状态不断翻转，所以三路彩灯X1~X6也就依

次点亮与熄灭。

三.总电路图

总电路图是由单相桥式整流电路.电容滤波电路和自激多谐振荡电路三组电路

图连接而成。 电气工程学院课程设计报告

彩灯控制总电路图

原理：该电路由电容滤波电路.单相桥式整流电路和自激振荡电路组成，市网电

压220V电压加到电路上，经VD2形成半波整流，给C1-C3充电，当期电压达到一

定时，VT1导通, 由于晶体管参数的差异合上电源后，例如晶体管VT1先导通，则

其集电极中灯X1，X2发光，同时二极管V1导通,使VT2基极被钳住而截至。C3充

电时，VT3基极电压升高至一定程度时，VT3导通，X5,X6 发光，VT1导通后，电

容C1通过V3，VT3放电，使VT1截止，而VT2又因电容C2的充电而导通。这样

也就使的电路中的的一个连接一个的发光.熄灭,使得电路具有流动性。

四.EDA软件模拟仿真和实验室调试

1.按照上述总电路图在multisim7连接电路。

2.改变电路中的参数对灯的闪烁频率进行改变。

3.利用抓图记录电路中每一路灯的闪烁情况。 电气工程学院课程设计报告

灯从右边先亮及X5,X6闪烁 如下EDA调试电路图1所示：

EDA调试电路图1

其次是中间的亮及X3,X4闪烁 如下EDA调试电路图2所示

EDA调试电路图2

最后是左边的亮及X1，X2闪烁 如下EDA调试电路图3所示

EDA调试电路图3

电路中的三路灯将按上述方式依次闪烁，只改变每路灯的功率就可以改变闪烁频率。 电气工程学院课程设计报告

4.实验室电路的调试

在实验室里按照总的实验电路图连接电路如下

理论实验电路图

但在实验室中没有足够的灯泡，只能将上图中的灯泡全换成发光二极管，但这

样又使的每一路产生的电流过大，因此还要把输入到单相桥式整流电路的电压减至

6V，实验室里也没有变压器T1，用的是信号发生器SG1648，直接输出10V电压给

单相桥式整流电路。 故实验室的电路图如下：

实验室实际电路图

虽然实验室的条件还是比较简陋，但是经过和老师的不懈努力最终三路灯开始

了闪烁，虽然没有仿真的理想，但是实现了彩灯的闪烁。 电气工程学院课程设计报告

五.心得体会

在这短短的几天电子课程设计中，不仅仅让我们动了手动了脑，更让我们体会到

了理论与实践相结合的重要性，使我又不得不承认理论的重要，我们必须打好基础。

在实验设计的过程中，让我们体会到以前从来没有过的动手能力，以及新颖的

思维方式，让我从中获益非浅。实验过程中，刚开始就参看电路指导书，画出了许

多电路图，进行了仿真，但是由于实验元件选择的不恰当，是的电灯不能依次闪烁，

但最后用万用表才得以发现问题的所在，并在老师的指导下，终于完成了实验设计，

虽然道路艰难，但我们却也乐在其中，既锻炼了动手能力，有培养了动脑能力，更

加利于我们在社会上工作。虽说设计实验经历的时间并不是很长，但感觉每一天都

十分的充实，我有的时候，老犯迷糊，总用脑子空想，到最后把思路往电脑上一实

践，发现行。不通，这些也给我了启发，光凭空想是不能够解决任何问题的，从这

次电子课程设计中，让我深深的体会到这一点，与此同时，我也体会到了理论与实

践的差异性很大。空想的理论没有实践的支持是站不住脚的。

六.电路元器件清单

名称 型号 数量 备注 二极管 1N4001 7个 电阻（R） 510欧姆，51欧姆 各3个 电容（C） 47微法 4个 彩灯串 额定电压12V 3串 三极管 2N222A 3个 电源 1个

家用电源

变压器

NLT-PQ4-12

1个

七.参考文献

《实用电工典型线路图利》

芮静康编著

中国水利水电出版社 2007

《实用灯光控制电路300例》

陈有卿

编著

中国电力出版社 2005

《你问我答学电工》

王俊峰编著

电子工业出版社 2007

《电子技术基础》 康华光编著 高等教育出版社 2006