哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院課程設(shè)計(jì)用紙第1章緒論彩燈，又名花燈，是我國普遍流行的傳統(tǒng)的民間的綜合性的工藝品。彩燈藝術(shù)也就是燈的綜合性的裝飾藝術(shù)。彩燈的產(chǎn)生，是從人類運(yùn)用火、發(fā)明燈、制造燈具等發(fā)展而來的。隨著我國科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，彩燈藝術(shù)更是花樣翻新，奇招頻出，傳統(tǒng)的制燈工藝和現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)緊密結(jié)合，將電子、建筑、機(jī)械、遙控、聲學(xué)、光導(dǎo)纖維等新技術(shù)、新工藝用于彩燈的設(shè)計(jì)制作，把形、色、光、聲、動(dòng)相結(jié)合，思想性、知識(shí)性、趣味性、藝術(shù)性相統(tǒng)一的典范?，F(xiàn)今生活中，市場(chǎng)上為能吸取顧客的注意；搞出各式各樣的方法，其中彩燈的裝飾便是一種非常普遍的一種，即可起裝飾宣傳作用，又可以烘托起現(xiàn)場(chǎng)氣氛，城市也因眾多的彩燈而變得燦爛輝煌。本設(shè)計(jì)的彩燈確能成為現(xiàn)實(shí)的一種，但技術(shù)上日后將會(huì)有更大的改善和提高。本設(shè)計(jì)以ICCD40194和ICCD4069和ICCD4071芯片實(shí)現(xiàn)，提出一種手動(dòng)彩燈控制器，它的主要元件均采用CMOS數(shù)字電路，驅(qū)動(dòng)部分采用三極管9014，因此具有電路簡潔、工作可靠，控制形式多樣，使用安全方便的特點(diǎn)。哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院課程設(shè)計(jì)用紙第2章功能及方框圖功能簡介彩燈控制器能夠使彩燈控照一定的形式和規(guī)律閃亮，起到烘托節(jié)日氛圍、吸引公眾注意力的作用。彩燈控制器多種多樣，本設(shè)計(jì)的彩燈控制器主要功能：（1）可以控制8路彩燈。（2）彩燈點(diǎn)亮方式既可以向左（逆時(shí)針）移動(dòng)，也可以向右（順時(shí)針）移動(dòng)，還可以左右交替移動(dòng)。（3）起始狀態(tài)可預(yù)置（4）移動(dòng)速度和左右交替速度均可調(diào)節(jié)。

哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院課程設(shè)計(jì)用紙電路方框圖圖1彩燈控制方框圖哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院課程設(shè)計(jì)用紙第3章電路附錄1所示為彩燈控制器電路圖。它的主要元器件均彩CMOS數(shù)字電路，驅(qū)動(dòng)部分采用晶體管VT，因此具有電路簡潔、工作可靠、控制形式多樣，使用安全方便的特點(diǎn).電路功能結(jié)構(gòu)組成整機(jī)電路包括以下功能單元：整機(jī)的核心是兩個(gè)CD40194級(jí)聯(lián)組成的8位雙向移位寄存器，控制8路彩燈按一定規(guī)律閃亮。S1、S2、SB組成的預(yù)置數(shù)控制電路，它控制8位移存器的初始狀態(tài)，即8路彩燈的起始狀態(tài)。D5、D6等組成時(shí)鐘振蕩器，它為寄存器提供時(shí)鐘脈沖。D3、D4、S3等組成的移動(dòng)方向控制電路，它控制移位寄存器作左移、右移或左右交替移動(dòng)。VT1?VT8以及SSR1?SSR8組成的8路驅(qū)動(dòng)執(zhí)行電路，它在移位寄存器輸出狀態(tài)的控制下，驅(qū)動(dòng)8路彩燈H1?H8分別點(diǎn)亮或熄滅。(5)電源部分由試驗(yàn)臺(tái)直接提供+6V電壓。哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院課程設(shè)計(jì)用紙整機(jī)簡要工作原理OIC1和IC2級(jí)聯(lián)組成8位雙向移位寄存器，在D5、D6產(chǎn)生的時(shí)鐘脈沖CP的作用下循環(huán)移位運(yùn)動(dòng)，如圖3所示。雙向移存器的8個(gè)輸出端Q1?Q8分別經(jīng)晶體管VT1?VT8控制8個(gè)發(fā)光二極管H1?H8。當(dāng)某Q端為〃1〃時(shí)，與該Q端對(duì)應(yīng)的VT接通相應(yīng)的彩燈H的電源，使其點(diǎn)亮。當(dāng)某Q端為''0〃時(shí)，對(duì)應(yīng)的VT截止切斷相應(yīng)彩燈H的電源而熄滅。由于Q1?Q8的狀態(tài)在CP作用下不停地移位，所以點(diǎn)亮的彩燈便在H1?H8中循環(huán)流動(dòng)起來。彩燈的初始狀態(tài)由S1和S2預(yù)置，預(yù)置好后按一下SB將預(yù)置數(shù)輸入，其輸出端Q1?Q8的狀態(tài)（也就是彩燈H1?H8點(diǎn)亮的情況）而等于預(yù)置數(shù)，而后在CP的作用下移動(dòng)。彩燈移動(dòng)的方向由S3控制，也可以選擇“左移〃、''右移〃或“左右交替°〃哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院課程設(shè)計(jì)用紙門電路多諧振蕩器多諧振蕩電路不僅可以由晶體管或NE555時(shí)基電路組成，而且也可以用兩個(gè)CMOS門電路組成（如圖2），CMOS門電路輸入高電阻抗高、更容易獲得較大的時(shí)間常數(shù)，尤其適用于低頻時(shí)鐘振蕩電路，在圖中所示中，D5、D6等組成多諧振蕩器，產(chǎn)生秒信號(hào)脈沖，振蕩周期T=0.15s?0.67s（R調(diào)節(jié)），如下圖所示，當(dāng)B點(diǎn)由''0〃變?yōu)?'1〃時(shí)，由于電容器C3、C4（兩個(gè)電解電容反極性相接構(gòu)成一個(gè)無極性大電容）的兩端電壓不能突變，C點(diǎn)也為“1〃，普通RA使D5輸入端為“1〃。隨著C1、C2的充放電，C點(diǎn)也為“1〃，普通RA使D1輸入端為“1〃。隨著C1、C2的充放電，C點(diǎn)電位逐漸下降，當(dāng)降至CMOS門電路的閥值（約3V）此循環(huán)形成振旅，振蕩周期T=2.2（RB+RP）*C=SRA圖2多諧振蕩電路R20是補(bǔ)償電阻，可提高振蕩頻率的穩(wěn)定度。

哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院課程設(shè)計(jì)用紙控制電路控制電路包括預(yù)置電路、移動(dòng)方向控制電路和移動(dòng)速度控制電路等。預(yù)置數(shù)控制電路預(yù)置數(shù)控制電路由兩個(gè)四位地址開關(guān)S1、S2和按鈕開S組成，用于設(shè)置移存器的初始狀態(tài)，即彩燈的起始狀態(tài)。每個(gè)地址開關(guān)中包含四只開關(guān)，附錄1所示電路圖中的接法，開關(guān)閉合時(shí)為、'1〃，開關(guān)斷開時(shí)為、'0〃，可根據(jù)要求設(shè)置。移存器的兩個(gè)狀態(tài)控制端ST1、ST0分別由或門D1、D2控制。當(dāng)按下預(yù)置數(shù)開關(guān)SB時(shí)，、'1〃電平（+6丫）加至D1、D2輸入端，D1、D2輸出均為、'1〃，使ST1、ST0=''11〃，設(shè)置好的預(yù)數(shù)并行進(jìn)入移存器，如圖3所示。Q1Q2Q3Q4Q5Q6QPIP2P3P4P5PSPTPS圖3預(yù)置數(shù)狀態(tài)哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院課程設(shè)計(jì)用紙例如，設(shè)置P1?P8為、'111001100〃，按下SB時(shí)，Q1?Q8便成為“111001100〃，H1、H2、H3、H6、H7亮，H4、H5、H8滅。當(dāng)松開SB時(shí)，ST1、ST0君'11〃，移存器便在CP作用下使預(yù)狀態(tài)移動(dòng)。移動(dòng)方向控制電路前面已介紹過，移存器移動(dòng)方向由ST1、ST2的狀態(tài)決定。為了實(shí)現(xiàn)左右交替移動(dòng)。電路設(shè)計(jì)了一個(gè)由反相器D3、D4等組成的超低頻多諧振蕩器，并由選擇開關(guān)S3控制。①當(dāng)S3將D3輸入端接地時(shí)，多諧振蕩器停振，使ST0、ST1狀態(tài)呈“10〃，移動(dòng)器右移，如圖4（a）所示。②當(dāng)S3將D3輸入端接+6V時(shí)，多諧振蕩器仍停振，但不同的是ST0、ST1狀態(tài)為“01〃，移存器左移，如圖4（b）所示。③當(dāng)S3懸空時(shí)，多諧振蕩器振，使ST1、ST0狀態(tài)在“01〃和“10〃之間來回變化，移存器便左移與右移交替進(jìn)行。電位器RP用于調(diào)解振蕩周期、改變左右移動(dòng)的交替時(shí)間，效替時(shí)間可在2.5秒至7.5秒左右的范圍內(nèi)選擇。C3、C4兩電解電容反向串聯(lián)，等效為一個(gè)無極性電容。D3、D4的輸出端分別經(jīng)或門

哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院課程設(shè)計(jì)用紙D1、D2至UST1、ST0端，當(dāng)SB按下時(shí)，D1、D2輸出均為、'1〃此時(shí)預(yù)置數(shù)輸入。圖4移動(dòng)方向示意圖移動(dòng)速度控制電路時(shí)鐘頻率的高低決定了移存器的移動(dòng)速度，時(shí)鐘脈沖由反相器組成（詳細(xì)見3.3節(jié)介紹）。哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院課程設(shè)計(jì)用紙雙向移位寄存器8位雙向移位寄存器由IC1、和IC2級(jí)聯(lián)組成，如圖5所示。IC1、IC2均可采用4位雙向通用移寄存器集成電路CD40194,其性能較強(qiáng)，即可以左移，也可以右移；即可以串行輸入，也可以并行輸出；即可以串行輸出，也可以并行輸出。CD40194有四個(gè)輸出端Q?Q4；有四個(gè)并行數(shù)據(jù)輸入商P1?P4,一個(gè)左移串行數(shù)據(jù)輸入端DL和一個(gè)右移串行數(shù)據(jù)輸入端DR；還有2個(gè)狀態(tài)控制端ST1、ST0=''11〃時(shí)，預(yù)置數(shù)并行輸入移存器。將兩CD40194級(jí)聯(lián)即可組成8位移位移位寄存器，電路中，IC1的第一位輸出端（Q1）接IC2的左右移串行數(shù)據(jù)輸入端DL,IC1的第四位輸出端（Q4）接IC2的右移串行數(shù)據(jù)輸入端DR、IC2的第一位輸出端DR,兩片CD40194的CP、ST1和ST0并聯(lián)即可。右移時(shí)數(shù)據(jù)按Q1fQ2fQ3fQ4fQ5fQ6fQ7fQ8的方向移動(dòng)，Q8的信號(hào)又經(jīng)右移串行數(shù)據(jù)輸入端DR輸入到Q1,形成循環(huán)。左移時(shí)，數(shù)據(jù)按Q8-Q7-Q6-Q5-Q4-Q3-Q2-Q1的方向移動(dòng)，Q1的信號(hào)又經(jīng)左移串行數(shù)據(jù)輸入端DL輸入到Q8,形成循環(huán)。10哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院課程設(shè)計(jì)用紙QIQ2￡04Q5Q65Q8

IC2IC1QIQ25Q4\QiQ25Q4Jm爰T牙ST1；喪CF TT1 克2 圖5雙向移位寄存器11哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院課程設(shè)計(jì)用紙第4章組裝及調(diào)試組裝前準(zhǔn)備：先備好所需工具（電烙鐵、各元器件、萬能表等）并檢查元件有無損壞（本機(jī)元件可用萬能表測(cè)出性能）準(zhǔn)備工作完成后，開始捍接工作。振蕩電路先將振電路捍好，本電路采用二個(gè)門電路起振（D5、D6）電容參數(shù)為C5+C6=9.4u，各部分按電路圖接法捍好。然后用一個(gè)+6V直流穩(wěn)壓源直接到CD4069電源端，用一只發(fā)光二極管正極接到振蕩電路輸出端（D6非端），負(fù)極接地，此時(shí)二極管將會(huì)一閃一閃，此時(shí)為正?，F(xiàn)象，再調(diào)一下仄「2，二極管的閃爍頻率就會(huì)隨調(diào)節(jié)而改變頻率。如果沒有以上現(xiàn)象，查看RP2引腳有沒有捍錯(cuò)和虛捍現(xiàn)象，直至電路達(dá)到上述效果為止。此時(shí)振蕩電路接近裝調(diào)工作。方向控制電路此電路較為簡單，但突為重要，組裝時(shí)應(yīng)特別注意，這是本機(jī)功能控制的關(guān)健部位。本電路由CD4069的二個(gè)反相器（D3、口4）和CD4071中的二個(gè)或門（D1、D2）等組成。先捍好電容和電阻后，檢查會(huì)不會(huì)起振，檢查方法如同振蕩控制電路。再12哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院課程設(shè)計(jì)用紙將其與D1D2連接好，用萬能表測(cè)D1、D2的輸出端（即ST1、ST0）端是否如圖4所示相互變換，即（ST1和ST0）的值會(huì)不會(huì)隨S3開頭變化而達(dá)到停止振蕩和起振，特別S3拔至懸空腳時(shí)，二個(gè)數(shù)據(jù)會(huì)不會(huì)交替變換。這用二個(gè)發(fā)光二極管代替表等效果更為顯著，并調(diào)動(dòng)RP1二個(gè)二極管變換時(shí)是否與RP1的變化而變化，如不會(huì)顯示上述效果，檢查方法與振蕩電器一樣，直至達(dá)到預(yù)設(shè)效果后，此電路完成組裝工作。預(yù)置電路此電路相對(duì)簡單，接電路的接法接好后，先放置不理，因?yàn)榇穗娐芬娐泛唇雍蟛拍苡忻黠@效果作用，調(diào)試也比較方便。顯示電路顯示電路主要由晶體管VT（9014）和發(fā)光二極管代替彩燈H（文內(nèi)便用H代稱）組成：先按電路的接法捍接后，用能表（X10檔）黑表筆接各VT的基極，紅表筆接H的負(fù)極，此時(shí)H亮，說明正常，紅表筆接C極，黑表筆接e極，H會(huì)亮，正常，各個(gè)三極管接上二個(gè)方法依次測(cè)試。如果出現(xiàn)問題（H不亮）要檢查電路的接法和捍接是否虛捍，直至達(dá)到上述現(xiàn)象，此電路組裝工作將近完成，并后并將e極依將接到雙位移寄存器（用二片13哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院課程設(shè)計(jì)用紙CD40194級(jí)組成）的Q1?Q8端（此檢測(cè)法是按三極管持性和電路圖連接所得出的）。移位電路此電路由CD40194兩塊晶片級(jí)組成，是本機(jī)電路的核心；捍接只需按電路圖接好，并和預(yù)置電路連接裝一個(gè)SB控制開頭和裝上一個(gè)6V穩(wěn)壓晶片（7806）使整機(jī)穩(wěn)定性提高。接好后通電，在S1、S2預(yù)置你喜歡的初始狀態(tài)，按SB、H1?H8會(huì)同S1、S2所預(yù)置的狀態(tài)相同（詳情參考圖5）松開鍵位SB,H1?H8便開始循環(huán)點(diǎn)亮。說明預(yù)電路和移位電路正常。如無法達(dá)到以上功能，檢查線路是否接對(duì)和虛捍問題，較對(duì)修改后仍無反應(yīng)，萬能表測(cè)78063腳電源是否正常，不正常。則捍脫7806的3腳，用萬能表測(cè)電壓是否正常（+6V）,正常說明無問題，可能是把各式各集成塊的電源極性接錯(cuò)，或某處短路，認(rèn)真再檢查幾遍，如果仍不正常則只能更換CD40194（此障礙占極少數(shù)，只有極性接錯(cuò)后才會(huì)導(dǎo)致燒，否則不會(huì)雙燒壞，此點(diǎn)最為重點(diǎn)）。14哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院課程設(shè)計(jì)用紙整機(jī)調(diào)試和控制全電路連接好后，通電讓彩燈點(diǎn)亮，調(diào)節(jié)變速電路（振蕩電路）開關(guān)，按SB，為是否達(dá)到預(yù)置狀態(tài)。再拔動(dòng)S3（交替、右移、左移）等位是否彩燈隨之變化，說明正常；最后拔到交替端（懸空端）調(diào)節(jié)RP1交替的周期是否隨調(diào)節(jié)變化而變化，會(huì)則正常（此時(shí)最好在調(diào)電路中調(diào)到最快時(shí)，效果會(huì)比較明顯）。電路達(dá)到上述工作后說明整機(jī)捍接成功。如果中途遇到了不同的問題，就按故障的類型而去檢測(cè)相關(guān)電路，為是否接錯(cuò)和捍錯(cuò)元件。也有可能電路板捍后下的錫粒所導(dǎo)致而成。15哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院課程設(shè)計(jì)用紙第5章主要故障和檢修方法彩燈不亮：①按一下SB開關(guān)；②檢測(cè)彩燈、晶體管VT、電源電壓是正常和燒壞，隨其更換。彩燈不閃：①檢查振蕩電路有無脈沖輸出，電路有無脫捍和虛捍短路現(xiàn)象；②檢測(cè)電容有無損壞。彩燈全亮：①查看S1、S2開關(guān)是否全拔錯(cuò)，并拔回按B開關(guān)。②查看e極和c極有無短路或直接接電源，并捍開。不能預(yù)置：①查看S1、S2有沒有脫捍或電阻壞，UR=4V；②SB開關(guān)有無損壞和脫捍等。不能調(diào)頻：①檢查RP2有無脫捍和損壞，產(chǎn)更換；②檢查電容會(huì)不會(huì)充放電，并更換。不能調(diào)交替頻率：①檢查RP1有無脫捍和損壞，并更換；②檢查電容會(huì)不會(huì)充放電，并更換。③檢查D1、D2輸出端有無交替變換。16哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院課程設(shè)計(jì)用紙總結(jié)本次課設(shè)已接近尾聲，回顧整機(jī)電路，發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)既有優(yōu)點(diǎn)又有些許的不足，現(xiàn)將本人對(duì)電路的一些看法述說如下，謬誤之處還望老師能不吝賜教。優(yōu)點(diǎn)：可操作性高，性能穩(wěn)定；能由多種閃亮功能，并能任意預(yù)置閃亮燈數(shù)目。缺點(diǎn)：實(shí)用性低，價(jià)格比較貴，體積旁大，不能供應(yīng)大功率燈炮，需人工操作變幻，要用到大的實(shí)用中需改善。改進(jìn)：本電路中將IC1和IC2的1腳（清零端）與16腳共同接電源，致使電路不具備清0功能，本人考慮可將兩芯片的1腳級(jí)聯(lián)后接個(gè)按鍵后接地，這樣就可以在電路工作時(shí)按下按鍵能夠清0。給予彩燈的各項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)，相信隨著科技的不斷發(fā)展和電路的進(jìn)一步完善，它必定將在人民生活中得到更廣泛的應(yīng)用，也必定在市場(chǎng)上有更廣闊的前景。17哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院課程設(shè)計(jì)用紙致謝歷時(shí)三星期的課程設(shè)計(jì)已經(jīng)告一段落。經(jīng)過自己不斷的實(shí)踐努力以及溫海洋老師的耐心指導(dǎo)和熱情幫助，本設(shè)計(jì)已經(jīng)基本完成。在這段時(shí)間里，溫老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度和熱忱的工作作風(fēng)令我十分欽佩，他的指導(dǎo)使我受益非淺。同時(shí)本系S303實(shí)驗(yàn)室的開放也為我的設(shè)計(jì)提供了實(shí)習(xí)場(chǎng)地。在此對(duì)溫海洋老師及學(xué)院電子系表示深深的感謝。通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我深刻地認(rèn)識(shí)到學(xué)好專業(yè)知識(shí)的重要性，也理解了理論聯(lián)系實(shí)際的含義，并且檢驗(yàn)了大學(xué)三年的學(xué)習(xí)成果。雖然在這次設(shè)計(jì)中對(duì)于知識(shí)的運(yùn)用和銜接還不夠熟練。