设计十八：七彩循环装饰灯控制器
（姓名：赵 丽 学号：20061042118 姓名：况龙燕 学号：20061042120）
摘 要：本实验在实验的基础上，根据三基色混合原理和CMOS集成电路的计数功能制作七彩循环装饰灯控制器。
关键词：多谐振荡器；R—S触发器；双同步加法计数器；三基色混色原理。
实验器材：芯片CD4518、
实验设计：
一、工作原理
七彩循环装饰灯控制器的电路如图所示，它有电源变换电路、调色时钟脉冲信号发生电路和灯光变色控制电路三部分组成。
其中，H1~H3是被控“三基色”灯泡。接通电源，220V交流市电经过晶体二极管DV1~DV4桥式整流后，一方面供彩灯组回路用电；另一方面经过电阻器R1降压限流、稳压二极管VS稳压、二极管VD5隔离和电容器C1滤波，为控制电路提供约11.3V的稳定直流电。二输入端四与非门数字集成电路A1与外围元件构成了一个时钟脉冲信号发生器，其中与非门Ⅰ、Ⅱ以及定位器RP、电阻器R3和电容器C2等组成多谐振荡器，由与非门Ⅲ、Ⅳ构成R—S触发器对振荡产生的脉冲进行整形，然后由与非门Ⅳ输送到A2的时钟脉冲CP输入端第一脚。A2是一块具有双同步加法功能的CMOS集成电路，由与非门Ⅳ送来的正脉冲在其内部进行二进制编码，并使Q1~Q4输出端的状态发生循环组合变化，其逻辑真值（真值表）见表1—1所示。
表1—1 CD4518真值表
时钟输出 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
Q1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
Q2 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
Q3 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
Q4 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
当A2的CP端输入第一个时钟脉冲时，其Q1输出高电平，单向晶闸管VT1受触发导通，基色灯泡H1通电发出红光；当第二个时钟脉冲到来时，A2的Q2端输出高电平，VT2随之导通，H2发出绿光；当第三个时钟脉冲到来时，A2的Q1、Q2端同时输出高电平，VT1，VT2均导通，H1、H2同时点亮，根据混色原理，对外灯光变成黄色；依次类推，A2的Q1、Q2、Q3端有八种逻辑状态，可使“三基色灯顺序产生出七种色光（红、绿、红+绿=黄、蓝、红+蓝=紫，绿+蓝=青、红+绿+蓝=白）来。当第八个时钟脉冲到来时，A2的Q1~Q3端、均输出低电平，H1~H3全熄灭片刻；同时A2的Q4端输出高电平，其信号其信号直接送入清零端R，使A2内部电路复位；第九个时钟脉冲送入A2时，循环上述过程。
这是设计系统的主题，可以设计几种方案。
图1-1 七彩循环装饰灯控制器电路图
二、三基色原理
在中学的物理课中我们做过棱镜的试验，白光通过棱镜后被分解成多种颜色逐渐过渡的色谱，颜色依次为红、橙、黄、绿、青、蓝、紫，这就是可见光谱。其中人眼对红、绿、蓝最为敏感，人的眼睛就像一个三色接收器的体系，大多数的颜色可以通过红、绿、蓝三色按照不同的比例合成产生。同样绝大多数单色光也可以分解成红绿蓝三种色光。这是色度学的最基本原理，即三基色原理。三种基色是相互独立的，任何一种基色都不能有其它两种颜色合成。红绿蓝是三基色，这三种颜色合成的颜色范围最为广泛。红绿蓝三基色按照不同的比例相加合成混色称为相加混色。
红色+绿色=黄色
绿色+蓝色=青色
红色+蓝色=品红
红色+绿色+蓝色=白色
制作与使用
在75mmX35mm的七彩循环装饰灯的电路板上设计并焊接好所需的元件。焊接时电烙铁外壳一定要良好接地。焊接的电路板检查无误后，定板固定。
使用时，“三基色”灯应为220V、15~40W的彩色钨丝灯组，每组灯总功率不超过100W。
该七彩循环装饰灯控制器能长年通电使用，性能可靠。使用是调节电位器RP的旋钮，即可是七色光变换的快慢达到满意的速度。若要变色灯停在某一喜欢的颜色上，只要合上定色开关SA便行。若想返回到变色状态，则只要断开SA便可。
参考文献：
[1] 王巍，崔维娜．智能电子制作DIY科学． (2007-04出版)
[2] 张晓东．新颖实用电子制作．福建科学技术出版社
[3] 数字电路实验讲义；《电子技术基础》数字部分（第五版）
[4] 参考网站：
http://zhidao.baidu.com/question/29547027.html?fr=qrl
http://www.dzdiy.com/html/200810/30/20081030222001.htm
http://www.51hei.com/chip/391.html
http://www.lygdz.com/shuzizhongzhizuo/200805/01-15.html
系统作品图
