七色广告灯控制器设计完成.docx
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七色广告灯控制器设计完成.docx
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七色广告灯控制器设计完成
课程设计名称:
电子技术课程设计
题目:
七色广告灯箱控制器设计
专业:
电气工程及其自动化
班级:
电气09-6
姓名:
孙士杰
学号:
0905040617
辽宁工程技术大学
课程设计成绩评定表
学期
2010-2011学年第2学期
姓名
孙士杰
专业
电气工程及其自动化
班级
电气09-6
课程名称
电子技术课程设计
设计题目
七色广告灯箱控制器设计
评
定
标
准
评定指标
分值
得分
知识创新性
20
理论正确性
20
内容难易性
15
结合实际性
10
知识掌握程度
15
书写规范性
10
工作量
10
总成绩
100
评语:
任课教师
陈忠华
时间
2011年6月24日
备注
课程设计任务书
一、设计题目
七色广告灯箱控制器设计
二、设计任务
1.广告灯箱采用自动光控,白天熄灭,夜间自动开启。
2.白、红、绿四色灯的不同组合构成七种彩色自动循环变化。
3.接交流220V电源即可工作。
三、设计计划
电子技术课程设计共1周。
第1天:
针对选题查资料,确定设计方案;
第2天:
方案分析比较,电路原理设计,进行元器件及参数选择;
第3~4天:
电路仿真,画电路原理图;
第5天:
编写整理设计报告。
四、设计要求
1.画出整体电路图。
2.对所设计的电路全部或部分进行仿真,使之达到设计任务要求。
3.写出设计报告书。
指导教师:
陈忠华
时间:
2011年6月24日
摘要
七色广告灯箱控制器是应用光电开关来自动控制广告灯箱的工作状态的控制器。
由三种颜色的灯的不同组合达到七色循环的视觉效果让路人驻足,从而达到了宣传的目的。
而且为城市夜景增添了色彩。
在设计过程中应用变压器实现220v到12v交流电转换,桥式整流电路实现交直流变换,7812实现稳压、由光敏电阻和三极管组成的光控开关电路,定时器构成的时钟脉冲发生器,计数器构成的灯光控制电路等。
其中应用了555定时器、C
D4023芯片、CD40161芯片、7812芯片、继电器等器件。
。
最后通过protuse仿真,验证了七色广告灯箱控制器的工作。
关键词:
桥式整流电路:
稳压电源电路;光控开关;时钟脉冲发生器;灯光控制:
综述……………………………………………………………………………1
1.七色广告灯箱控制器的设计………………………………………………2
1.1工作框图…………………………………………………………………2
2.控制器单元电路设计………………………………………………………2
2.1光控开关电路……………………………………………………………2
2.2稳压电源电路……………………………………………………………2
2.3时钟脉冲发生器…………………………………………………………3
2.4NE556组成……………………………………………………………6
2.5灯光控制电路……………………………………………………………7
3.七色广告灯控制器原理及元件选用………………………………………7
3.1原理………………………………………………………………………8
3.2元件选用…………………………………………………………………8
4.七色广告灯控制器仿真……………………………………………………10
心得体会………………………………………………………………………11
参考文献………………………………………………………………………12
综述
灯箱广告在大中小城市中被广泛应用,但其单调的白色灯使广告灯箱显得平淡,没有吸引顾客魅力,不能达到设计广告的目的。
本文介绍的七色变化的广告灯箱,采用自动光控,白天熄灭,夜间自动开启,七种彩色自动循环变化,不仅曾强了广告的效果,而且为城市夜景增添了色彩。
该控制器由光控开关电路,时钟脉冲发生器,灯光控制电路等组成。
介绍了由555定时器构成的多谐振荡器、CD4023、4位二进制加法计数器CD40161、7812、继电器等原件的功能。
该系统工作基本功能,由黄、红、绿三单色灯组成,显示除单色显示外,其余为双色或3色显示,共7种彩色循环显示。
1.七色广告灯箱控制器的设计
1.1工作框图
图1-1工作框图
2.控制器单元电路设计
2.1稳压电源电路
由7812、变压器、二极管、电容构成。
如图2-1-1
图2-1-1稳压电路图
图2-1-2是7812内部结构[3]
(7812输出稳定的12v直流电)
2.2光控开关电路
图2-2光控开关电路
常用的光探测器件是硫化镉(Cds)光敏电阻,它是由半导体材料制成的。
当光照射到光敏电阻时,光子被Cds半导体物质吸收,激发出更多的电子空穴对,使载流子数目增加,从而导致光敏电阻阻值(暗阻)在1~10MΩ之间;在强光条件下,电阻阻值(亮阻)仅有几百至数千欧姆。
如图所示,在由电阻R1、光敏电阻Cds和可调电阻W组成的分压偏图,电路中,当A点电压低于晶体三极管基极的导通电压时,晶体三极管BG1、BG2均处于截止状态,发光二极管LED不发光,表示继电器J出于释放状态,继电器J的常闭触点接通使B处接的外电路工作。
当照射在光敏电阻Cds上的光强增大,使光敏电阻阻值减小,分压偏置电路中的A点电压升高,当超过三级管导通电压时,晶体三极管BG1、BG2导通,发光二极管LED亮;继电器J吸合,常闭触点打开,B处外电路不工作。
2.3时钟脉冲发生器
由555定时器构成的占空比可调的多谐振荡器。
在基本电路中只要有可变的充放电时间常数,就可以构成可调振荡器。
接通电源后,假定
是高电平,则VT截止,电容C充电。
充电回路是
—
—
—C—地,
按置指数规律上升,
当上升到2/3
时(TH、TR'端电平大于2/3
),输出
翻转为低电平。
是低电平,VT导通,C放电,放点回路为C—
—VT—地,
按指数规律下降,当
下降到
/3时(TH、TR'端电平小于1/3
),
输出翻转为高电平,放电管VT截止,电容再次充电,如此周而复始,产生振荡,输出方波[2]。
如图2-3-1为555构成多谐振荡器
图2-3-1多谐振荡器
如图2-3-2多谐振荡器工作波形
图2-3-2工作波形
电容C的充电时间
:
(2-3-1)
电容C的放电时间
:
(2-3-2)
(2-3-3)
(2-3-4)
(2-3-5)
2.4NE556组成
由1/2NE556中
的组成光控开关电路,NE556中
的相当于一只NE555电路,它的强复位端④脚被
和光敏电阻RG分压,黄天由于光敏电阻受光照射,阻值很小,
的④脚为低电平,电路被复位,⑤脚输出低电平。
夜间由于没有光照射,光敏电阻RG呈高阻,④脚电压升高。
由于
的②、⑥脚(相当于555的②、⑥脚)接低电平,⑤脚(相当于555的③脚)输出高电平,通过使
导通,继电器K吸合,接通后级工作电源,并通过
、
使计数器
清零。
调节
可调节
与RG的电压比,从而调节了光控开关的控制敏度。
NE556的另一半
与
、
及
组成多谐振荡电路,产生周期为10~15分钟的方波,调节
可调节振荡周期。
产生的方波脉冲可由⑨脚(相当于555的③脚)输出,作为
的控制脉冲[4]。
如图2-4为集成电路NE556与555引脚的对应关系图。
图2-4引脚对应图
2.5灯光控制电路
由
、
、
~
及继电器
~
等组成。
为可预置数4位二进制加计数器CD40161。
它有一个计数脉冲输入端CP,有4个输出端
~
一个提前进位输出端CO,用来实现计数器的级联,有4个与输出端相对应的预置数端
~
,一个预置数控制端
,低电平时预置数。
还有两个供级联用的CT和CI控制端[5]。
真值表如表1
表1真值表
CP
CT
CI
功能
↑
1
0
×
×
预置数
↑
1
1
0
×
不计数
↑
1
1
×
0
不计数
↑
1
1
1
1
计数
×
0
×
×
×
复位
3.七色广告灯控制器原理及元件选用
3.1原理
在电路中,计数器CD40161的预置数端
接高电平,使计数器在任何时候输出端都不会出现000。
~
接地,CT、CI接高电平,使计数器处于计数状态。
在时钟脉冲的作用下,
的输出端
~
按二进制码输出高低电平,
~
依输出编码导通,继电器
~
按
~
的导通情况吸合,将黄、红、绿色三只日光灯的开关接通。
由于
的输出端
~
按二进制码输出共有7组,即001、010、011、100、101、110、111。
7组中除第1、2、4组为黄、红、绿单色显示外,其余为双色或3色显示。
如:
011为黄+红显示,101为黄+绿显示,110为红+绿显示,111为黄+绿+红显示。
当
~
输出端为111时,通过3输入端与非门
的反相,使
的预置控制端被
置为低电平,在下一个输入脉冲到来时,
置数,输出变为001,开始下一个周期的循环[1]。
电路图如图3-1。
电路组装好安装与灯箱内,光敏电阻RG需安装于箱外,但应避开日光灯光照射,应在傍晚的适当时间调整,
应根据每种灯光需要保持的时间而定,按照的阻值,其调节时间范围在10~15分钟之间。
3.2元件选用
电源变压器应220V/16V、8W变压器,光敏电阻为MG-45,CD4023为3-3输入与非门,引脚图如图1-2所示。
继电器K为JRX-13F、12V直流继电器,K1~K3为4088型12V继电器,日光灯可按需要选30~40W的黄、红、绿色日光灯。
图1-2CD4023引脚图
七色广告灯箱控制器
四.七色广告灯箱控制器仿真
通过这几天对protuse的学习,对软件有一定了解。
对七色广告灯箱控制器进行仿真,观察到灯依次按单色、双色、三色的顺序循环亮。
图4仿真图
心得体会
通过本次课程设计,使我对《数字电子技术》这门课程有了更深入的理解。
《数字电子技术》是一门实践性较强的课程,为了学好这门课程,必须在掌握理论知识的同时,加强上机实践。
在这次课程设计中学到了很多课内学不到的东西,比如独立思考解决问题,出现差错的随机应变,和与人合作共同提高,都受益非浅。
一个人的力量是有限的,要想把课程设计做的更好,就要学会参考一定的资料,吸取别人的经验,让自己和别人的思想有机的结合起来,得出属于你自己的灵感。
做课程设计同时也是对课本知识的巩固和加强,由于课本上的知识太多,平时课间的学习并不能很好的理解和运用各个元件的功能,而且考试内容有限,所以在这次课程设计过程中,我了解了很多元件的功能,并且对于其在电路中的使用有了更多的认识。
平时看课本时,有时问题老是弄不懂,做完课程设计,那些问题就迎刃而解了。
而且还可以记住很多东西。
比如一些芯片的功能,平时看课本,这次看了,下次就忘了,通过动手实践让我们对各个元件映象深刻。
认识来源于实践,实践是认识的动力和最终目的,实践是检验真理的唯一标准。
今后的设计应该轻松,自己也都能扛的起并高质量的完成项目。
在这个过程中,我也曾经因为实践经验的缺乏失落过,也曾经仿真成功而热情高涨。
生活就是这样,汗水预示着结果也见证着收获。
劳动是人类生存生活永恒不变的话题。
虽然这只是一次的极简单的课程制作,可是平心而论,也耗费了我不少的心血,这就让我不得不佩服开发技术的前辈,才意识到老一辈对我们社会的付出,为了人们的生活更美好,他们为我们社会所付出多少心血啊!
对我而言,知识上的收获重要,精神上的丰收更加可喜。
让我知道了学无止境的道理。
我们每一个人永远不能满足于现有的成就,人生就像在爬山,一座山峰的后面还有更高的山峰在等着你。
挫折是一份财富,经历是一份拥有。
这次课程设计必将成为我人生旅途上一个非常美好的回忆!
参考文献
[1]肖景和.数字集成电路应用精粹[M].第1版.北京:
人民邮电出版社,2002.
[2]李桂安.电子技术实验及课程设计[M].第1版.南京:
东南大学出版社,2008.
[3]阎石.数字电子技术基础[M].第5版.北京:
高等教育出版社,2008.
[4]朱正伟,何宝祥.数字电路逻辑设计[M].第1版.北京:
清华大学出版社,2006.
[5]黄继昌.数字集成电路应用300例[M].第1版.北京:
人民邮电出版社,2002.
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- 七色 广告 控制器 设计 完成