二维彩灯控制器的电路分析与制作

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  •     本彩灯控制器可控制五路彩灯逐行递增点亮,再逐行递减熄灭。若将一定数量的彩色灯组合联接,就能营造出平面上色彩变化的场景,这比通常控制一条线上的色彩流动更加丰富绚丽。本控制器采用数字集成块,外围元器件少、电路结构简单,只要元器件完好、装接无误,装后无须调试即可一举成功。

        本文以二维彩灯控制信号流程为线索,分析了相关数字集成电路基本工作过程,按电子装接工艺要求介绍了二维彩灯控制器的制作过程。愿此文对电子技校同学和电子爱好者了解和熟悉数字电路的应用有所启示。

    电路工作原理

        二维彩灯控制器电路如图1所示,主要由非
    门IC1(CD4069)、计数/时序分配电路IC2(CD4017)、模拟电子开关IC3(CD4066)及D触发IC4(CD40174)等组成。

    二维彩灯控制器的电路分析与制作

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        CD4069逻辑功能及引脚如图2a所示,其中非门F1、F2和外接电阻R2、R3、电容C4构成多谐振荡器,产生约3Hz的脉冲方波,供给CD4017作计数脉冲和CD40174作移位脉冲。R3、C4为振荡定时元件,调节这两个元件可改变振荡信号频率,从而控制彩灯色彩的流动速度,以呈现各种不同的视觉效果。另外,CD4069的非门3还用作CD40174复位信号的倒相器。

        CD4069为CMOS数字集成电路,是一种高输入阻抗器件,容易受外界干扰造成逻辑混乱或出现感应静电而击穿场效应管的栅极。虽然器件内部输入端设置了保护电路,但它们吸收瞬变能量有限,过大的瞬变信号和过高的静电电压将使保护电路失去作用,因此,CD4069中未使用的非门F4、F5、F6的输入端{9}、{11}、{13}脚均接到Vss接地端,以作保护。

        CD4069多谐振荡器输出端{4}脚送出的脉冲串,一路直接送入CD4017的计数脉冲输入端{14}脚。CD4017为十进制计数/时序分配器,用于产生CD4066模拟开关切换的控制信号。其引脚功能如图2b所示。Cr为复位端,当Cr端输入高电平时、计数器置零态。CD4017具有自动启动功能,即在电路进入无效状态时,在计数脉冲作用下,最多经过两个时钟周期就能回到正常循环圈中,因此本控制器的CD4017未设置加电复位电路。Co为进位输出端,当计数满10个时钟脉冲时输出一个正脉冲。CD4017有CL和EN两个计数输入端,CL端为脉冲上升沿触发端,若计数脉冲从CL端输入,则EN端应接低电平;EN端为脉冲下降沿触发端,若计数脉冲从EN端输入,则CL端应接高电平,否则禁止输入计数脉冲。取自CD4069的计数脉冲从其CL端{14}脚输入,故EN端{13}脚接地。Y0~Y9为计数器的十个输出端,输出端送出的脉冲方波通过隔离二极管VD3~VD12连接成两路控制信号,加到模拟开关CD4066。

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