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1、 辽宁师范大学课程设计专用纸 课题 彩灯内容摘要彩灯控制器在生活中有着广泛的应用，如广告牌的设计和节日彩灯的设计都利用到了彩灯控制器的原理，而设计简单的三彩灯控制器更成为设计其他复杂电路的基础。关键字：发光二级管 三级管 电阻 电容引言随着人们生活环境的不断改善和美化，在许多场合可以看到彩色霓虹灯。LED彩灯由于其丰 富的灯光色彩，低廉的造价以及控制简单等特点而得到了广泛的应用，用 彩灯来装饰街道和城市建筑物已经成为一种时尚。但目前市场上各式样的LED彩灯控制器大多数用全硬件电路实现，电路结构复杂、功能单一，这样一旦制作成品只能按照固定的模式闪亮，不能根据不同场合、不同时间段的需要来调节亮灯时
2、间、模式、闪烁频率等动态 参数。这种彩灯控制器结构往往有芯片过多、电路复杂、功率损耗大等缺点。此外从功能效果上看，亮灯模式少而且样式单调，缺乏用户可操作性，影响亮灯效果。因此有必要对现有的彩灯控制器进行改进。1设计内容及要求1.1内容： 设计一个电路，使三个发光二极管呈流水般发光，从左到右依次发光，在电路中巩固和运用在模拟电子技术中所学的理论知识和实验技能，基本掌握常用模拟电路的一般设计方法，加强动手能力。1.2要求： 1.2.1掌握电子电路分析和设计的基本方法。包括：根据设计任务和指标初选电 路；调查研究和设计计算确定电路方案；选择元件、安装电路、调试改进；分析实验结果、写出设计总结报告。
3、1.2.2培养一定的独立分析问题的能力和解决问题的能力。学会自己分析解决问题的方；对设计中遇到的问题，能通过独立思考，掌握电路测试的一般规律；能通过观察、判断、实验、再判断的基本方法解决实验中出 1.2.3掌握普通电子电路的生产流程及安装、布线、焊接等基本技术 1.2.4巩固常用电子仪器的正确使用方法，掌握常用电子器件的测试技术2.电路的工作原理利用电容的充放电，使三极管处在截止 导通状态，三个电路是互补的，互相控制的电路， 原理 ：三极管导通，集电极电压降低三极管的三个极分别是基极、集电极、和发射极，三极管是电流放大元件，集电极的电流是基极的倍，如果基极导通一定产生基极电流Ib，那么集电极的
4、电流应是Ib，集电极的电阻是一定的，假如是R，电阻两端产生的电压是xIbxR，电阻两端的电压增大，电源电压是一定的因此集电极的电压就下降。 2.1 原理图设Q1最先导通，则Q1集电极的电位就很低，使电容C1的左端接近零电压，由于电容两端的电压不能突变，所以Q2基级也被拉到近似零电压，使Q2截止。因为Q2集电级为高电压，那么接在它上面的发光二极管就亮了。此刻Q2集电极上的高电压通过电容器C2使Q3基级电压升高，三极管Q3也迅速导通，因此，只有接在Q2上的LED亮，其他两个都不亮。随着电源通过R3对C1充电，使Q2基级电压逐渐升高，超过0.6V时，Q2由截止变为导通，集电极电压下降，使发光二极管熄
5、灭。此时Q2集电极电压下降使通过C2的作用使Q3的基级电压也下调，Q3由导通变为截止。接在Q3集电极上的发光二极管就亮了。如此循环，三个LED就依次闪烁。2.2 PCB图23参数计算 首先设电容器极板在t时刻的电荷量为q,极板间的电压为u.,根据回路电压方程可得：U-u=IR（I表示电流），又因为u=q/C,I=dq/dt(这儿的d表示微分哦)，代入后得到U-q/C=R*dq/dt,也就是Rdq/(U-q/C)=dt,然后两边求不定积分，并利用初始条件：t=0,q=0就得到q=CU【1-e -t/(RC)】这就是电容器极板上的电荷随时间t的变化关系函数。顺便指出，电工学上常把RC称为时间常数。
6、相应地，利用u=q/C,立即得到极板电压随时间变化的函数，u=U【1-e -t/(RC)】。从得到的公式看，只有当时间t趋向无穷大时，极板上的电荷和电压才达到稳定，充电才算结束。但在实际问题中，由于1-e -t/(RC)很快趋向1，故经过很短的一段时间后，电容器极板间电荷和电压的变化已经微乎其微，即使我们用灵敏度很高的电学仪器也察觉不出来q和u在微小地变化，所以这时可以认为已达到平衡，充电结束。举个实际例子吧，假定U=10伏，C=1皮法，R=100欧，利用我们推导的公式可以算出，经过t=4.6*10(-10)秒后，极板电压已经达到了9.9伏24设计用主要器件2.7k电阻（3个）35k 电阻（3
7、个） 500电阻（3个） 电容22（3个） 发光二级管（3个） NPN三极管（3个）3. 组装与调试 31 设计用仪器万用表 制板机 打孔机 稳压电源 电烙铁 32 调试方法3.2.1 对照电路图，检查电路板上元器件的连接正确与否。 3.2.2 检查电源连接是否稳定。 3.2.3 电路不能正常工作时，可逐一排查每个元器件两端的电压，看电压正常与否，从而找出电路故障的原因 首先根据搜画出的PCB原理图制成电路板，并将各种元器件用电烙铁焊接到电路板上，将电路板的正负两级分别接到稳压电源的正负两端，同时将电源由低到高直到6伏电压，观察电路板上发光二极管的的变化，从而得到流水般的彩灯。33测试的数据与
8、计算结果的比较34调试中出现的故障、原因及排除方法。 3.4.1 故障：电路中完全没有反应，所有发光二级管均不发光 原因：焊点有虚焊，发生短路 排除方法：用万用表分别查找电路的断点 3.4.2 故障：只有一个发光二极管光D1点亮，并且只是恒亮，中间二级管D2不亮，第三个只D3在接通的瞬间点亮，瞬间熄灭，并不发生闪烁 原因：第三个三级管Q3在初始安装时安装反了，导致三级管烧坏了 排除方法：重新换一个三极管 3.4.3 故障：换装新的三极管后连接电路仍出现故障2现象，且在R2两端电压相同，不存在压降 原因：电路中少连一条导线，造成部分断路 排除方法：用导线将断开部分连接4.总结设计电路 4.1 通
9、过设计简单的彩灯循环电路，可以从基础了解彩灯循环发光的原理，从而 可以联系到实际应用生活中去，例如常见的霓虹灯等一些节日彩灯的原理，同时将自己在课堂中学到的知识正确运用到 生活中去。培养一定的独立分析问题的能力和解决问题的能力。学会自己分析解决问题的方法；对设计中遇到的问题，能通过独立思考，掌握电路测试的一般规律；能通过观察、判断、实验、再判断的基本方法解决实验中出现得问题。对于电路中由于线路混乱和接线错误导致的问题应该避免，在电路安装后分别对电路进行了测试，并且用万用表进行检验，发现有短路或断路的地方进行修改。利用电容的充放电的特点对电路进行控制，是电路符合要求呈循环点亮，证明了电路的正确性
10、。 4.2元器件的作用二极管是一个单向导电的元器件，发光二极管是可以发光的元器件也是有极性的， 接上规定的电压， 发光二极管就可以亮起来， 可以应用在照明 和提示电器工作情况， 电器设备上， 三极管的主要作用是放大信号 ,电阻的主要作用是降压分流,电容的主要作用是隔直通交,储存电荷 4.3 发展发光二极管，在屏幕尺寸小于4英寸的手机、相机闪光等移动设备应用中，及路边及体育场中大型显示屏应用中，LED照明，或称固态照明(SSL)，几乎占据了100%的份额。除此之外，LED照明也向其它领域迈进。如在汽车应用中，LED照明占据约15%的份额。而在较大液晶显示屏(LCD)背光应用中，虽然冷阴极荧光灯(
11、CCFL)如今仍然占据主导地位，但LED照明的总渗透率也达到约20%。 相比较而言，LED照明在灯泡、嵌灯、街道及区域照明、任务灯、景观照明、商业建筑物照明及广告牌文字电路照明等通用照明领域的渗透比例还偏低，目前小于2%，远低于其它照明类型。但LED照明具有高能效等优势，让其在通用照明市场也极具应用潜力。5.列出参考文献。 赵静 电路的计算机辅助设计 辽宁师范大学出版社 康华光 电子技术基础（模拟部分） 高等教育出版社王毓银 数字电路逻辑设计 高等教育出版社6.心得体会 本次课程设计的时间虽然不是很长，但在整个设计过程中收获颇丰。整个课程设计过程中首先对模拟电路这门课程有了更深的了解，因为课程
12、设计本身要求将以前所学的理论知识运用到实际的电路设计当中去，在电路的设计过程中，无形中便加深了对模拟电路的了解及运用能力，对课本以及以前学过的知识有了一个更好的总结与理解；而在普通模电实验只是针对某一个小的功能设计，而此次课程设计对我们的总体电路的设计的要求更严格，需要通过不断复习以前学过的知识确立了实验总体设计方案，然后逐步细化进行各模块的设计。另外，通过此次课程设计，我对设计所用到的软件操作有了更加深刻地了解，这对我们以后的工作和学习的帮助都很有用处。 同时也让我很明确得意识到自己在模电上有很多的知识漏洞，以后应该多钻研一下，同时在彩灯循环闪烁时也体会到了成功的快乐。为了尽快掌握它的用法，
13、我照着原理图学习视频一步一步做，终于知道了如何操作。 在做电路仿真时，画好了电路原理图，同时到到老师的认真审阅及修改后，开始了我们的实物焊接阶段。但实际焊接起来才发现与想象中的有很大的不同，要自己对焊板上元件进行布置和焊接电路元件连线，增加了很大的难度。由于采用了电路板，为了使步线美观、简洁，还真是费了我们不少精力，经过不断的修改与讨论，最终结果还比较另人满意。 经过这段课程设计的日子， 深刻的复习了protell99se，不管是学习哪种软件，都给我留下了很深的印象。由于没有接触，开始学得很费力，但到后来就好了。在每次的课程设计中，遇到问题，最好的办法就是问别人，因为每个人掌握情况不一样，不可
14、能做到处处都懂，发挥群众的力量，复杂的事情就会变得很简单。这一点我深有体会，在很多时候，我遇到的困难或许别人之前就已遇到，向他们请教远比自己在那冥思苦想来得快。 通过这次课程设计，我明白了一个团队精神的重要性，终敲定，到波，到最后实物的焊接与调试，这都是大家相互帮相合作的结果。尽管现在只是初步学会了对彩灯的控制设计，但离真正掌握还有一定距离，但学习的这段日子确实令我收益匪浅，不仅因为它发生在特别的时间，更重要的是我又多掌握了一门新的技术。辽 宁 师 范 大 学低频电子线路课程设计（08级本科） 题 目： 彩灯2 学 院： 物理与电子技术学院 专 业： 电子信息工程 班 级： 4班 班级学号： 19 姓 名： 赵越 指导教师： 张华 完成日期：2010 年 9 月 20 日 第 页