彩灯循环控制电路.doc

1、哈 尔 滨 工 业 大 学 华 德 应 用 技 术 学 院 本 科 毕 业 设 计 （ 论 文 ）I摘 要人 们 在 日 常 生 活 、 欢 乐 节 日 、 娱 乐 及 科 研 中 ， 到 处 都 会 遇 到 装 饰 问 题 ，总 离 不 开 彩 灯 控 制 器 。 彩 灯 控 制 电 路 的 不 断 完 善 ， 使 得 人 们 的 生 活 更 加 丰 富多 彩 。本 文 主 要 介 绍 彩 灯 循 环 控 制 电 路 的 设 计 组 成 及 工 作 原 理 。 电 路 中 的220V 电 压 通 过 可 控 硅 器 件 加 至 各 路 彩 灯 的 两 端 ， 当 可 控 硅 导 通 时 彩

2、灯 被 点亮 ， 否 则 熄 灭 。 可 控 硅 的 导 通 与 否 是 由 其 控 制 极 是 否 加 入 触 发 信 号 来 决 定 的 。这 些 触 发 信 号 由 移 位 寄 存 器 产 生 的 顺 序 脉 冲 给 出 。 振 荡 电 路 产 生 的 时 钟 脉冲 送 入 移 位 寄 存 器 ， 随 着 时 钟 脉 冲 的 不 断 输 入 ， 移 位 寄 存 器 的 各 输 出 端 依 次变 为 高 （ 低 ） 电 平 ， 形 成 时 序 控 制 信 号 。 时 序 控 制 信 号 经 驱 动 电 路 送 入 可 控硅 ， 使 可 控 硅 依 次 导 通 ， 于 是 各 彩 灯 被 依

3、 次 点 亮 （ 熄 灭 ） 。关 键 词 彩 灯 控 制 器 ； 时 钟 脉 冲 ； 循 环 显 示 ； 可 控 硅哈 尔 滨 工 业 大 学 华 德 应 用 技 术 学 院 本 科 毕 业 设 计 （ 论 文 ）IIAbstractThe people in the daily life, the happy holiday, the entertainment and the scientific research, everywhere can meet the decoration question, always cannot leave the colored lantern c

4、ontroller. The colored lantern control circuits unceasing consummation, causes peoples life to be more richly colorful. This topic mainly introduces the colored lantern cyclic control electric circuits design composition and the principle of work. In electric circuits 220V voltage adds through the s

5、ilicon-controlled rectifier component to each group colored lanterns both sides, when silicon-controlled rectifier break over the colored lantern is lightened, otherwise extinguishes. Silicon-controlled rectifiers break over or not is by its control whether extremely to join the trigger pip to decid

6、e. These trigger pip the smooth pulse which produces by the shift register gives. The oscillating circuit produces the clock pulse sends in the shift register, along with clock pulses unceasing input, shift registers various out-ports becomes (low) the level high in turn, forms the sequential contro

7、l signal. The sequential control signal sends in the silicon-controlled rectifier after the driving circuit, causes the silicon-controlled rectifier in turn break over, therefore various colored lanterns are lightened in turn (extinguishment).Key words Colored lantern controller; Clock pulse; The ci

8、rculation demonstrated; Silicon-controlled rectifier 哈 尔 滨 工 业 大 学 华 德 应 用 技 术 学 院 本 科 毕 业 设 计 （ 论 文 ）III目 录摘 要 .IAbstract II第 1 章 绪 论 .11.1 立 题 目 的 和 意 义 11.2 设 计 任 务 与 要 求 11.2.1 课 题 概 述 11.2.2 技 术 要 求 11.2.3 设 计 内 容 2第 2 章 电 路 组 成 与 设 计 32.1 设 计 方 案 与 方 框 图 32.1.1 设 计 方 案 32.1.2 电 路 方 框 图 32.2 单

9、元 电 路 介 绍 42.2.1 电 源 电 路 42.2.2 振 荡 电 路 42.2.3 计 数 /时 序 分 配 电 路 52.2.4 模 拟 电 子 开 关 .62.2.5 移 位 寄 存 器 72.2.6 驱 动 电 路 82.2.7 可 控 硅 开 关 电 路 .102.2.8 彩 灯 电 路 102.3 本 章 小 结 10第 3 章 整 机 电 路 工 作 原 理 113.1 整 机 电 路 工 作 原 理 113.1.1 彩 灯 点 亮 过 程 .113.1.2 彩 灯 熄 灭 过 程 .123.2 本 章 小 结 13第 章 元 器 件 选 取 与 计 算 144.1 元

10、器 件 选 取 144.1.1 电 阻 器 14哈 尔 滨 工 业 大 学 华 德 应 用 技 术 学 院 本 科 毕 业 设 计 （ 论 文 ）IV4.1.2 电 位 器 144.1.3 电 容 器 144.1.4 半 导 体 二 极 管 .154.1.5 半 导 体 三 极 管 .154.1.6 三 端 稳 压 器 .154.1.7 集 成 芯 片 154.2 元 器 件 选 择 164.2.1 双 向 可 控 硅 .164.2.2 限 流 电 阻 174.3 本 章 小 结 17第 5 章 电 路 安 装 与 调 试 185.1 主 要 使 用 仪 器 185.2 电 路 安 装 185

11、.3 电 路 调 试 185.3.1 注 意 事 项 195.3.2 通 电 检 查 及 调 试 步 骤 .195.4 电 路 调 试 中 的 故 障 现 象 及 排 除 方 法 205.5 本 章 小 结 20结 论 22致 谢 23参 考 文 献 .24附 录 1 外 文 文 献 中 文 译 文 .25附 录 2 外 文 文 献 28附 录 3 整 机 电 路 原 理 图 .32附 录 4 元 器 件 列 表 .33哈 尔 滨 工 业 大 学 华 德 应 用 技 术 学 院 本 科 毕 业 设 计 （ 论 文 ）1第 1 章 绪 论随 着 人 们 生 活 环 境 的 不 断 改 善 和 美

12、 化 ， 在 许 多 场 合 可 以 看 到 彩 色 霓 虹 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 。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

13、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 ， 但 它 有 别 于 其 他 彩 灯 显 示 电 路 ， 相 当 于 二 维 彩 灯 控 制器 ， 本 文 以 二 维 彩 灯 控 制 信 号 流 程 为 线 索 ， 分 析 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 二 维 彩 灯 控 制 器 的 制 作 过 程 。1.1 立 题 目 的 和 意 义通 过 本 电 路 的 设 计 运 用 所 学 的 理 论 知 识 ， 分 析 问 题 ， 解 决 问 题 ， 掌 握 电

14、子 电 路 的 设 计 方 法 ； 熟 悉 电 路 的 组 装 、 焊 接 、 调 试 等 方 法 ； 巩 固 常 用 仪 器 的使 用 。 使 得 理 论 与 实 践 相 结 合 ， 可 提 高 处 理 实 际 问 题 的 能 力 以 及 动 手 能 力 。1.2 设 计 任 务 与 要 求每 一 个 电 路 的 设 计 ， 都 要 有 设 计 任 务 和 要 求 （ 技 术 指 标 ） ， 这 是 电 路 设计 的 前 提 。 一 般 包 括 以 下 几 部 分 的 内 容 。1.2.1 课 题 概 述彩 灯 控 制 电 路 是 近 年 来 随 着 电 子 技 术 发 展 而 产 生 的

15、一 种 控 制 装 置 。 它 能使 彩 灯 按 照 要 求 有 序 地 被 点 亮 ， 还 可 以 同 音 乐 、 声 音 、 色 彩 等 结 合 起 来 ， 使缤 纷 的 世 界 更 具 绚 丽 的 色 彩 。 彩 灯 可 大 致 分 为 两 种 类 型 ：(1) 装 饰 彩 灯(2) 音 乐 彩 灯本 次 毕 业 设 计 的 类 型 为 装 饰 彩 灯 ， 题 目 为 彩 灯 循 环 控 制 器 。1.2.2 技 术 要 求(1) 能 够 实 现 五 路 彩 灯 逐 行 递 增 点 亮 ， 再 逐 行 递 减 熄 灭 ；(2) 循 环 过 程 自 动 实 现 ；(3) 彩 灯 色 彩 的

16、 流 动 速 度 可 调 。哈 尔 滨 工 业 大 学 华 德 应 用 技 术 学 院 本 科 毕 业 设 计 （ 论 文 ）21.2.3 设 计 内 容(1) 说 明 彩 灯 控 制 器 的 工 作 原 理 和 各 单 元 电 路 的 作 用 。(2) 各 单 元 电 路 的 设 计 要 求 ， 简 述 选 择 集 成 组 件 的 原 则 。(3) 计 算 元 件 参 数 ， 组 装 电 路 并 进 行 调 试 ， 叙 述 调 试 方 法 和 调 试 过 程 。(4) 撰 写 论 文 。哈 尔 滨 工 业 大 学 华 德 应 用 技 术 学 院 本 科 毕 业 设 计 （ 论 文 ）3第 2

17、 章 电 路 组 成 与 设 计2.1 设 计 方 案 与 方 框 图这 一 节 包 括 的 内 容 是 设 计 方 案 的 选 择 ， 根 据 设 计 要 求 设 计 电 路 ， 画 出 系统 的 电 路 方 框 图 ， 并 标 明 信 号 的 流 程 方 向 。 根 据 技 术 计 数 指 标 的 要 求 ， 通 过大 量 资 料 的 查 询 ， 并 有 效 结 合 所 学 知 识 ， 最 后 确 定 了 的 一 套 比 较 合 适 的 方 案 ，即 通 过 振 荡 电 路 、 计 数 /时 序 分 配 电 路 、 双 向 模 拟 开 关 、 移 位 寄 存 器 及 彩 灯显 示 五 部

18、分 电 路 实 现 其 功 能 。2.1.1 设 计 方 案彩 灯 一 般 是 发 光 二 极 管 、 白 炽 灯 或 有 不 同 色 彩 的 灯 泡 ， 彩 灯 控 制 器 大 致可 分 为 两 种 方 案 实 现 。 一 种 是 采 用 单 片 机 控 制 ， 其 优 点 是 编 程 简 单 ， 控 制 的图 案 花 样 多 ， 需 增 加 的 电 解 电 路 简 单 ； 另 一 种 是 利 用 电 子 电 路 装 置 控 制 ，其 电 路 不 很 复 杂 ， 制 作 和 调 试 容 易 ， 成 本 也 相 对 较 低 。 为 体 现 专 业 优 势 ，本 次 设 计 采 用 第 二 种

19、方 案 。2.1.2 电 路 方 框 图根 据 设 计 要 求 和 概 述 中 介 绍 的 彩 灯 控 制 电 路 的 基 本 组 成 ， 可 以 确 定 彩 灯控 制 器 应 由 振 荡 电 路 、 计 数 /时 序 分 配 电 路 、 双 向 模 拟 开 关 、 一 位 寄 存 器 和彩 灯 显 示 五 部 分 组 成 。 方 框 图 如 图 2-1 所 示 ：图 2-1 电 路 方 框 图以 上 各 部 分 由 相 应 的 集 成 芯 片 和 外 围 电 路 组 成 。 其 中 ， 振 荡 电 路 用 来 产生 脉 冲 信 号 ， 调 节 外 围 元 件 可 改 变 振 荡 信 号 频

20、率 ， 从 而 控 制 彩 灯 色 彩 的 流 动速 度 ， 将 此 作 为 时 间 基 准 供 给 计 数 、 移 位 寄 存 器 。 计 数 /时 序 分 配 电 路 ， 用以 产 生 模 拟 开 关 切 换 的 控 制 信 号 ， 经 模 拟 开 关 转 换 后 的 信 号 直 接 送 入 移 位 寄存 器 ， 通 过 彩 灯 显 示 出 来 。 可 实 现 控 制 五 路 彩 灯 逐 行 递 增 点 亮 ， 再 逐 行 递 减哈 尔 滨 工 业 大 学 华 德 应 用 技 术 学 院 本 科 毕 业 设 计 （ 论 文 ）4熄 灭 ， 时 间 可 按 实 际 需 要 进 行 设 定 ，

21、 并 自 动 实 现 循 环 过 程 。2.2 单 元 电 路 介 绍任 何 复 杂 的 电 子 电 路 装 置 和 设 备 ， 都 是 由 若 干 个 具 有 简 单 功 能 的 单 元 电路 组 成 的 。 总 体 方 案 的 每 个 模 块 ， 往 往 是 由 一 个 主 要 电 路 组 成 的 ， 其 性 能 指标 比 较 单 一 。 在 明 确 每 个 单 元 电 路 的 技 术 指 标 的 前 提 下 ， 要 分 析 清 楚 各 个 单元 电 路 的 工 作 原 理 ， 与 前 后 级 电 路 之 间 的 关 系 以 及 电 路 的 结 构 形 式 等 。 具 体设 计 时 ， 可

22、 以 模 仿 成 熟 的 先 进 电 路 ， 也 可 以 进 行 创 新 和 改 进 ， 但 都 必 须 保 证性 能 要 求 。 而 且 ， 不 仅 各 单 元 电 路 本 身 要 设 计 合 理 ， 各 单 元 电 路 也 要 互 相 配合 ， 注 意 各 部 分 的 输 入 信 号 、 输 出 信 号 和 控 制 信 号 之 间 的 关 系 。 设 计 时 应 减少 元 件 的 类 型 、 电 平 转 换 和 接 口 电 路 ， 以 保 证 电 路 简 单 、 工 作 可 靠 、 经 济 实用 。2.2.1 电 源 电 路电 子 设 备 中 所 用 的 直 流 电 源 ， 通 常 是 由

23、 电 网 提 供 的 交 流 电 经 过 整 流 、 滤波 和 稳 压 以 后 得 到 的 ， 对 于 直 流 电 源 的 主 要 要 求 是 输 出 电 压 的 幅 值 稳 定 ， 即当 电 网 电 压 或 负 载 电 流 波 动 时 能 基 本 保 持 不 变 ， 直 流 输 出 电 压 平 滑 ， 脉 动 成分 小 ， 交 流 电 变 换 成 直 流 电 时 的 转 换 率 高 。该 彩 灯 控 制 器 选 用 交 、 直 流 两 种 电 压 供 电 。 直 流 电 压 取 自 由 电 阻 、 电 容及 二 极 管 组 成 的 整 流 、 滤 波 、 稳 压 电 路 ， 经 稳 压 后

24、输 出 5V 稳 定 电 压 ， 为 各集 成 电 路 供 电 ； 交 流 电 压 直 接 取 自 市 电2.2.2 振 荡 电 路由 于 本 电 路 对 时 间 精 度 的 要 求 不 很 严 格 ， 因 此 振 荡 电 路 采 用 集 成 芯 片CD4069 和 外 接 电 阻 、 电 容 构 成 多 谐 振 荡 器 ， 来 产 生 脉 冲 信 号 。 CD4069 的引 脚 图 如 图 2-2 所 示 。图 2-2 CD4069 引 脚 图 哈 尔 滨 工 业 大 学 华 德 应 用 技 术 学 院 本 科 毕 业 设 计 （ 论 文 ）5CD4069 为 六 非 门 集 成 器 件 ，

25、 其 中 F1、 F2 用 以 产 生 振 荡 信 号 ， 而 非 门3 用 作 CD40174 复 位 信 号 的 倒 相 器 。 由 于 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 ，CD406

26、9 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 。由 CD4069 及 电 阻 和 电 容 构 成 的 振 荡 定 时 电 路 如 图 2-3 所 示 。 R3、 R4和 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 不 同 的 视 觉 效 果 。其 中 ， 振 荡 周 期 可 由 式 (2-1)求 得 ：T =(1.4 2.5)RC 式 (2-1)则 我 们 可 得 出 振

27、荡 频 率 f 如 式 (2-2)所 示 ：f =1/(1.4 2.5)RC 式 (2-2)本 电 路 中 振 荡 频 率 设 为 5Hz,由 此 可 选 取 参 数 R=100K、 C=1uF,并 可 通过 电 位 器 进 行 进 一 步 调 节 。图 2-3 振 荡 定 时 电 路2.2.3 计 数 /时 序 分 配 电 路十 进 制 计 数 分 频 器 CD4017， 其 内 部 由 计 数 器 及 译 码 器 两 部 分 组 成 ，由 译 码 输 出 实 现 对 脉 冲 信 号 的 分 配 ， 整 个 输 出 时 序 就 是Y0、 Y1、 Y2、 、 Y9 依 次 出 现 与 时 钟

28、同 步 的 高 电 平 ， 宽 度 等 于 时 钟 周 期 。用 于 产 生 对 CD4066 模 拟 开 关 切 换 的 控 制 信 号 。 其 引 脚 功 能 如 图 2-4 所 示 。哈 尔 滨 工 业 大 学 华 德 应 用 技 术 学 院 本 科 毕 业 设 计 （ 论 文 ）6其 中 ， 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

29、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 。 在 本 电 路 中 使 用 脉 冲 上 升 沿触 发 ， 因 此 ，

30、 将 计 数 脉 冲 从 CL 端 输 入 ， EN 端 接 低 电 平 。 每 到 来 一 个 脉 冲 ，其 输 出 向 前 移 动 一 位 ， 即 在 脉 冲 到 来 时 ， CD4017 的 各 输 出 端 将 由 Y0 Y9依 次 输 出 高 电 平 ， 从 而 控 制 CD4066 的 选 通 状 态 。图 2-4 CD4017 引 脚 图2.2.4 模 拟 电 子 开 关CD4066 为 双 向 模 拟 开 关 ， 其 引 脚 功 能 如 图 2-5 所 示 ， 每 个 封 装 内 部 有A、 B、 C、 D 4 个 独 立 的 模 拟 开 关 ， 每 个 模 拟 开 关 有 输

31、入 、 输 出 、 控 制 三 个端 子 ， 其 中 输 入 端 和 输 出 端 可 互 换 。 当 控 制 端 加 高 电 平 时 ， 开 关 导 通 ； 当 控制 端 加 低 电 平 时 开 关 截 止 。 模 拟 开 关 导 通 时 ， 导 通 电 阻 为 几 十 欧 姆 ； 模 拟 开关 截 止 时 ， 呈 现 很 高 的 阻 抗 ， 可 以 看 成 为 开 路 。 模 拟 开 关 可 传 输 数 字 信 号 和模 拟 信 号 ， 可 传 输 的 模 拟 信 号 的 上 限 频 率 为 40MHz。 各 开 关 间 的 串 扰 很 小 ，典 型 值 为 50dB。 本 控 制 器 使

32、用 了 其 中 B、 D 两 个 开 关 。 每 个 开 关 有 一 个输 入 端 和 一 个 输 出 端 ， 这 两 端 可 以 互 换 使 用 。 B 开 关 的 输 入 端 11脚 与 电源 相 连 、 接 入 高 电 平 ； D 开 关 的 输 出 端 8脚 接 地 ； 两 个 开 关 接 成 串 联 形 式 ，B 开 关 的 输 出 端 10脚 与 D 开 关 的 输 入 端 9脚 相 连 ， 作 为 高 、 低 电 平 的 切换 点 。 另 外 ， CD4066 的 12脚 和 6脚 分 别 为 开 关 B、 D 的 选 通 端 ， 输 入高 电 平 时 开 关 闭 合 ； 输 入

33、 低 电 平 时 开 关 断 开 。 开 关 B 在 其 选 通 端 12脚 输入 的 高 电 平 作 用 下 ， 接 通 11脚 和 10脚 ， 使 10脚 变 为 高 电 平 。 与 此 同时 ， CD4017 其 余 各 输 出 端 Y1 Y9 均 为 低 电 平 ， 于 是 CD4066 开 关 D 的 选哈 尔 滨 工 业 大 学 华 德 应 用 技 术 学 院 本 科 毕 业 设 计 （ 论 文 ）7通 端 也 为 低 电 平 ， 开 关 D 关 断 ， 这 样 不 影 响 10脚 的 电 平 状 态 。 CD4066按 此 原 理 进 行 工 作 ， 以 达 到 控 制 选 通

34、的 目 的 。图 2-5 CD4066 引 脚 图2.2.5 移 位 寄 存 器移 位 寄 存 器 是 暂 时 存 放 数 据 的 部 件 ， 同 时 它 还 具 有 移 位 功 能 。 从 逻 辑 结构 上 看 ， 移 位 寄 存 器 有 以 下 两 个 显 著 特 征 ：(1) 移 位 寄 存 器 是 由 相 同 的 寄 存 单 元 所 组 成 。 一 般 说 来 ， 寄 存 单 元 的 个数 就 是 移 位 寄 存 器 的 位 数 。 为 了 完 成 不 同 的 移 位 功 能 ， 每 个 寄 存 单 元 的 输 出与 其 相 邻 的 下 一 个 寄 存 单 元 的 输 入 之 间 的

35、连 接 方 式 也 不 同 。(2) 所 有 寄 存 单 元 共 用 一 个 时 钟 。 在 公 共 时 钟 的 作 用 下 ， 各 个 寄 存 单 元的 工 作 是 同 步 的 。 每 输 入 一 个 时 钟 脉 冲 ， 寄 存 器 的 数 据 就 顺 序 向 左 或 向 右 移动 一 位 。 通 常 可 按 数 据 传 输 方 式 的 不 同 对 CMOS 移 位 寄 存 器 进 行 分 类 。 移位 寄 存 器 的 数 据 输 入 方 式 有 串 行 输 入 和 并 行 输 入 之 分 。 串 行 输 入 就 是 在 时 钟脉 冲 作 用 下 ， 把 要 输 入 的 数 据 从 一 个

36、输 入 端 依 次 一 位 一 位 地 送 入 寄 存 器 ；并 行 输 入 就 是 把 输 入 的 数 据 从 几 个 输 入 端 同 时 送 入 寄 存 器 。在 CMOS 移 位 寄 存 器 中 ， 有 的 品 种 只 具 有 串 行 或 并 行 中 的 一 种 输 入 方式 ， 但 也 有 些 品 种 同 时 兼 有 串 行 和 并 行 两 种 输 入 方 式 。 串 行 输 入 的 数 据 加 到第 一 个 寄 存 单 元 的 D 端 ， 在 时 钟 脉 冲 的 作 用 下 输 入 ， 数 据 传 送 速 度 较 慢 ；并 行 输 入 的 数 据 一 般 由 寄 存 单 元 的 R、

37、 S 端 送 入 ， 传 送 速 度 较 快 。 移 位 寄 存器 的 移 位 方 向 有 右 移 和 左 移 之 分 。 右 移 是 指 数 据 由 左 边 最 低 位 输 入 ， 依 次 由右 边 的 最 高 位 输 出 ； 左 移 时 ， 右 边 的 第 一 位 为 最 低 位 ， 最 左 边 的 则 为 最 高 位 ，数 据 由 低 位 的 右 边 输 入 ， 由 高 位 的 左 边 输 出 。 移 位 寄 存 器 的 输 出 也 有 串 行 和 并 行 之 分 。 串 行 输 出 就 是 在 时 钟 脉 冲 作 用下 ， 寄 存 器 最 后 一 位 输 出 端 依 次 一 位 一 位

38、 地 输 出 寄 存 器 的 数 据 ； 并 行 输 出 则是 寄 存 器 的 每 个 寄 存 单 元 均 有 输 出 。 CMOS 移 位 寄 存 器 有 些 品 种 只 有 一 种 输出 方 式 ， 但 也 有 些 品 种 兼 具 两 种 输 出 方 式 。 实 际 上 ， 并 行 输 出 方 式 也 必 然 具哈 尔 滨 工 业 大 学 华 德 应 用 技 术 学 院 本 科 毕 业 设 计 （ 论 文 ）8有 串 行 输 出 功 能 。 在 本 设 计 中 选 用 的 是 CD40174， 使 用 其 串 行 输 入 、 右 移输 出 来 控 制 五 路 彩 灯 进 行 逐 行 点 亮

39、 或 逐 行 熄 灭 。 CD40174 内 部 含 有 6 个 D型 触 发 器 ， 其 引 脚 功 能 如 图 2-6 所 示 。 本 控 制 器 将 其 中 的 5 个 连 接 成 串 行输 入 、 并 行 输 出 的 五 位 移 位 寄 存 器 。 其 中 D6 为 最 高 位 触 发 器 ， D2 为 最 低位 触 发 器 （ D1 未 用 ） ， 依 次 排 列 。 每 个 触 发 器 都 有 各 自 的 输 入 端 和 输 出 端 ，高 一 位 触 发 器 的 输 出 端 Q 与 低 一 位 触 发 器 的 输 入 端 D 相 接 ， 只 有 最 高 位 触发 器 D6 的 输

40、入 端 CD401743脚 接 收 脉 冲 信 号 。 CD40174 的 24脚 、 56脚 、 711脚 、 1013脚 、 1214脚 分 别 为 各 相 邻 触 发 器 输 出 端和 输 入 端 的 连 接 点 ， 作 为 五 位 寄 存 器 的 并 行 输 出 端 。 各 触 发 器 的 复 位 端 连 在一 起 ， 作 为 寄 存 器 的 总 清 零 端 。 寄 存 器 工 作 前 低 电 平 复 位 有 效 ， 工 作 开 始 复位 信 号 应 跳 变 为 高 电 平 ， 并 在 工 作 期 间 一 直 保 持 。图 2-6 CD40174 引 脚 图2.2.6 驱 动 电 路按

41、 照 电 路 原 理 图 所 示 ， 为 了 增 大 输 入 到 可 控 硅 控 制 极 的 触 发 电 流 ， 因 此选 用 一 级 三 极 管 作 为 放 大 。 三 极 管 最 基 本 的 作 用 是 放 大 作 用 ， 它 可 以 把 微 弱的 电 信 号 变 成 一 定 强 度 的 信 号 ， 当 然 这 种 转 换 仍 然 遵 循 能 量 守 恒 ， 它 只 是 把电 源 的 能 量 转 换 成 信 号 的 能 量 罢 了 。 三 极 管 有 一 个 重 要 参 数 就 是 电 流 放 大 系数 。 当 三 极 管 的 基 极 上 加 一 个 微 小 的 电 流 时 ， 在 集 电

42、 极 上 可 以 得 到 一 个 是注 入 电 流 倍 的 电 流 ， 即 集 电 极 电 流 。 集 电 极 电 流 随 基 极 电 流 的 变 化 而 变化 ， 并 且 基 极 电 流 很 小 的 变 化 可 以 引 起 集 电 极 电 流 很 大 的 变 化 ， 这 就 是 三 极管 的 放 大 作 用 。 本 电 路 正 是 利 用 了 三 极 管 的 这 个 特 点 ， 并 采 用 NPN 型 的CS9014 来 实 现 。在 这 里 我 们 将 对 三 极 管 的 几 种 特 殊 用 途 做 进 一 步 介 绍 。 三 极 管 还 可 以 作电 子 开 关 ， 配 合 其 它 元

43、件 还 可 以 构 成 振 荡 器 。 除 了 构 成 放 大 器 和 作 开 关 元 件使 用 外 ， 还 能 够 做 成 一 些 可 独 立 使 用 的 两 端 或 三 端 器 器 件 。 下 面 将 列 举 出哈 尔 滨 工 业 大 学 华 德 应 用 技 术 学 院 本 科 毕 业 设 计 （ 论 文 ）9三 极 管 的 几 种 特 殊 用 途 ， 如 图 2-7 所 示 。(1) 扩 流 把 一 只 小 功 率 可 控 硅 和 一 只 大 功 率 三 极 管 组 合 ， 就 可 得 到 一只 大 功 率 可 控 硅 ， 其 最 大 输 出 电 流 由 大 功 率 三 极 管 的 特

44、性 决 定 ， 见 附 图 a 。 图 b 为 电 容 容 量 扩 大 电 路 。 利 用 三 极 管 的 电 流 放 大 作 用 ， 将 电 容 容 量 扩大 若 干 倍 。 这 种 等 效 电 容 和 一 般 电 容 器 一 样 ， 可 浮 置 工 作 ， 适 用 于 在 长 延 时电 路 中 作 定 时 电 容 。 用 稳 压 二 极 管 构 成 的 稳 压 电 路 虽 具 有 简 单 、 元 件 少 、 制作 经 济 方 便 的 优 点 ， 但 由 于 稳 压 二 极 管 稳 定 电 流 一 般 只 有 数 十 毫 安 ， 因 而 决定 了 它 只 能 用 在 负 载 电 流 不 太

45、大 的 场 合 。 图 c 可 使 原 稳 压 二 极 管 的 稳 定 电流 及 动 态 电 阻 范 围 得 到 较 大 的 扩 展 ， 稳 定 性 能 可 得 到 较 大 的 改 善 。 (2) 代 换 图 d 中 的 两 只 三 极 管 串 联 可 直 接 代 换 调 光 台 灯 中 的 双 向 触发 二 极 管 ； 图 e 中 的 三 极 管 可 代 用 8V 左 右 的 稳 压 管 。 图 f 中 的 三 极 管可 代 用 30V 左 右 的 稳 压 管 。 上 述 应 用 时 ， 三 极 管 的 基 极 均 不 使 用 。(3) 模 拟 用 三 极 管 构 成 的 电 路 还 可 以

46、 模 拟 其 它 元 器 件 。 大 功 率 可 变 电阻 价 贵 难 觅 ， 用 图 g 电 路 可 作 模 拟 品 ， 调 节 510 欧 电 阻 的 阻 值 ， 即 可 调节 三 极 管 C、 E 两 极 之 间 的 阻 抗 ， 此 阻 抗 变 化 即 可 代 替 可 变 电 阻 使 用 。 图 h 为 用 三 极 管 模 拟 的 稳 压 管 。 其 稳 压 原 理 是 ： 当 加 到 A、 B 的 输 入 电 压 上升 时 ， 因 三 极 管 的 B、 E 结 压 降 基 本 不 变 ， 故 R2 两 端 压 降 上 升 ， 经 过 R2 的 电 流 上 升 ， 三 极 管 发 射 结

47、 正 向 偏 置 增 强 ， 其 导 通 性 也 增 强 ， C、 E 极间 呈 现 的 等 效 电 阻 减 小 ， 压 降 降 低 ， 从 而 使 AB 端 输 入 电 压 下 降 。 调 节 R2 即 可 调 节 模 拟 稳 压 管 的 稳 压 值 。哈 尔 滨 工 业 大 学 华 德 应 用 技 术 学 院 本 科 毕 业 设 计 （ 论 文 ）102.2.7 可 控 硅 开 关 电 路可 控 硅 是 一 种 有 源 开 关 元 件 ， 平 时 它 保 持 在 非 道 通 状 态 ， 直 到 由 一 个 较小 的 控 制 信 号 对 其 触 发 或 称 “点 火 ”使 其 导 通 ， 一

48、 旦 被 点 火 就 算 撤 离 触 发 信号 它 也 保 持 导 通 状 态 ， 要 使 其 截 止 可 在 其 阳 极 与 阴 极 间 加 上 反 向 电 压 或 将 流过 可 控 硅 二 极 管 的 电 流 减 少 到 某 一 个 值 以 下 。 可 控 硅 是 一 种 具 有 三 个 PN 结 的 四 层 结 构 的 大 功 率 半 导 体 器 件 ,一 般 由 两 晶 闸 管 反 向 连 接 而 成 .它 的 功用 不 仅 是 整 流 ， 还 可 以 用 作 无 触 点 开 关 以 快 速 接 通 或 切 断 电 路 ， 实 现 将 直 流电 变 成 交 流 电 的 逆 变 ， 将

49、一 种 频 率 的 交 流 电 变 成 另 一 种 频 率 的 交 流 电 等 等 。可 控 硅 和 其 它 半 导 体 器 件 一 样 ， 其 有 体 积 小 、 效 率 高 、 稳 定 性 好 、 工 作 可 靠等 优 点 。 它 的 出 现 ， 使 半 导 体 技 术 从 弱 电 领 域 进 入 了 强 电 领 域 ， 成 为 工 业 、农 业 、 交 通 运 输 、 军 事 科 研 以 至 商 业 、 民 用 电 器 等 方 面 争 相 采 用 的 元 件 。 本电 路 正 是 利 用 其 开 关 特 性 来 实 现 对 彩 灯 的 控 制 的 。2.2.8 彩 灯 电 路本 电 路 是 控 制 五 路 彩 灯 的 输 出 。 每 一 路 由 不 同 颜 色 的 发 光 二 极 管 和 限 流电 阻 组 成 ， 当 然 也 可 以 选 用 彩 色 串 灯 来 实 现 。 彩 灯 图 形 可 按 设 计 者 的 意 愿 进行 自 行 设 定 ， 比 如 直 线 ， 圆 形 ， 星 形 或 是 字 母 、 文 字 等 。 在 这 里 选 择 的 是 字母 显 示 。2.3 本 章 小 结