【導(dǎo)讀】人們在日常生活、歡樂節(jié)日、娛樂及科研中，到處都會遇到裝飾問題，總離不開彩燈控制器。彩燈控制電路的不斷完善，使得人們的生活更加豐富。本文主要介紹彩燈循環(huán)控制電路的設(shè)計組成及工作原理。可控硅的導(dǎo)通與否是由其控制極是否加入觸發(fā)信號來決定的。這些觸發(fā)信號由移位寄存器產(chǎn)生的順序脈沖給出。為高（低）電平，形成時序控制信號。時序控制信號經(jīng)驅(qū)動電路送入可控硅，使可控硅依次導(dǎo)通，于是各彩燈被依次點亮（熄滅）。

　　

【正文】 大，這時移動的速度最慢，再 把 R3 阻值調(diào)至最小，這時的移動速度最快。逐漸改變 R3 的 阻值 ，移動速度將相應(yīng)的變快或變慢。如果各彩燈同時點亮，則說明振蕩頻率設(shè)計得過高，這時就要改動振蕩 電路的定時元件，可通過替換電阻或電 容來實現(xiàn)。 電路調(diào)試中的故障現(xiàn)象及排除方法 故障現(xiàn)象是不希望 出現(xiàn)但又不可避免的電路異常工作狀況。分析、尋找、 排除故障是每一個電子技術(shù)人員必須掌握的實際技能。 故障現(xiàn)象及排除方法 : (1) 電路沒有輸入信號，但有輸出信號 引起此故障的原因是由電器中元器件本身，如電阻、電感、電容、晶體管及集成器件等特性不良或損壞變質(zhì)，電容、變壓器絕緣擊穿，元器件安裝不當?shù)?，判斷和排除比較容易 ，只要找出損壞的元器件并進行更換，電路即可正常工作。本電路是電容被擊穿引起的此故障，排除方法是更換元器件。 (2) 振蕩電路不產(chǎn) 生振蕩 經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)振蕩電路連接正常，則可能有缺焊的現(xiàn)象，仔細排查后，發(fā)現(xiàn)是 由于在焊接構(gòu)成振蕩電路的外圍器件時，不小心將焊盤弄掉，使得其與電路板沒有接上，經(jīng)整理后，重新通電，電路恢復(fù)正常工作。 (3) 回路彩燈不循環(huán)點亮 通上 220V 的交流電源后， 五路彩燈全部點亮。分析原因有：雙向可控硅全部擊穿，故障的排除方法是更換可控硅。替換后現(xiàn)象還是如此。最后，在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，分析了可控硅的內(nèi)部結(jié)構(gòu)原理，原因是可控硅的第一陽極與第二陽極接反了， 調(diào)換可控硅的第一陽極與第二陽極后，電路開始正常工作，實現(xiàn)設(shè)計要求。 本 章小結(jié) 在這一章，主要介紹了電路的組裝與調(diào)試。首先，講述了使用的主要儀器 與 電路的安裝 方法 ， 以及 在安裝過程中 ，應(yīng)遵循哪些原則。其次，說明電哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 21 路調(diào)試中的注意事項，及通電檢查和調(diào)試步驟。最后，對調(diào)試過程中出現(xiàn)的問題 進行分析與解決。從而使我們能夠順利地完成本次設(shè)計。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 22 結(jié)論 本次設(shè)計歷時三 個月 ,終于圓滿地結(jié)束了。此次設(shè)計的 題 目 是： 彩燈循環(huán)控制器。 在設(shè)計 中 ， 實現(xiàn)了利用分立元件和集成電路來組裝一個 彩燈循環(huán)控制器 ，進一步理解了雙向 循環(huán)彩燈的工作過程。 本設(shè)計電路原理正確，元器件選擇合理，通電 調(diào)試后，電路可以正常的工作 ，各項功能 指標 均已 完成 。 設(shè)計過程中，首先 對設(shè)計要求 進行 分析， 選定 設(shè)計方案 ，確定設(shè)計方框圖。然后 ， 根據(jù)方框圖進行元器件的選擇，確定設(shè)計電路圖，此設(shè)計中選用了集成芯片 CD406 CD401 CD406 CD40174 及電阻、電容、可控硅等組成控制電路，來實現(xiàn)設(shè)計要求。 最后，按照電路圖將各組件搭接好，在焊接之前將各部分調(diào)試成功，以減少在萬用板上難以更改電路的麻煩。 經(jīng)過一系列的動手組裝與 調(diào)試，最終達到設(shè)計要求。 通過這次畢業(yè)設(shè)計，掌握了許 多調(diào)試硬件電路的方法，對基本電子測量儀器的使用更加熟練，還 能夠 了解多種 集成器件的功能及使用方法，鍛煉 分析問題、解決問題的能力。同時，也是 一種 對耐心的考驗，為以后的工作奠定了一定的基礎(chǔ)，這是一次很有意義的設(shè)計。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 23 致謝 本次設(shè)計能夠順利完成，給我最大幫助的不但有 我的導(dǎo)師 ——崔曉紅老師，還有系里的老師 ——單華山老師，以及實驗室的老師們 和關(guān)心幫助過我的同學(xué)們 。沒有他們的幫助，我的設(shè)計就不能夠這么順利的完成，在這里我要真誠地向你們道一聲 “謝謝 您！老師 ”。 在完成本電路的設(shè)計過程 中， 我的導(dǎo)師崔曉紅老師 幾乎每天都 詢問我的設(shè)計及進展情況。在 我 設(shè)計遇到困難時， 老師 和我一起分析問題所在，一起解決 問題，特別是在最后 調(diào)試時，顯示部分怎么都不能達到要求，連我自己都快要失去信心的時候，老師還在一旁安慰我和我一起找原因，終于在我們共同的努力下，我成功地完成了本次設(shè)計。 我們系里的單華山老師，我認為他是在我們設(shè)計時最累的，他不僅要幫助自己所帶的學(xué)生，還要為所有的學(xué)生服務(wù)，借工具、器件 等 ，還經(jīng)常 會 幫助我們解決設(shè)計當中出現(xiàn)的問題。 還有實驗室的所有老師們，為了使我們都能夠順利完成本次設(shè)計，常常犧牲自己的休息時間，為我們爭取時間。我們有問題也可以找他們解決，他們都會盡全力幫助我們。 幫不了的也會想辦法幫我們解決。 在 本次 設(shè)計中，感謝老師對我 的嚴格要求，使 我學(xué)到了很多實用 知識，增強了我 的自信心，同時也 認識到了自己 的不足。在以后的學(xué)習(xí) 和工作 中，我會加強理論和實踐的結(jié)合，不斷完善自己，成為一個真正具有綜合能力的人才。 我 會用實際的成績給以回報，絕不會令老師們失望！ 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 24 參考文獻 1 康華光 .電子技術(shù)基礎(chǔ)數(shù)字部分 .第四版 .北京：高等教育出版社，2021:128140 2 李雙慶 .常用半導(dǎo)體器件簡明手冊 .北京：電子工業(yè)出版社， 1999： 9399 3 李亞伯 .數(shù)字電路與系統(tǒng) .北京：電子工業(yè)出版社， 2021:136147 4 劉 麗華等 .專用集成電路設(shè)計方法 .北京 :北京 郵電大學(xué)出版社 ,2021:192201 5 郭培源 .電子電路與電子器件 .北京：高等教育出版社， 2021:4951 6 蔡惟錚 .常用電子元器件手冊 .哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社， 1998：7480 7 王克義 .電子技術(shù)與數(shù)字電路 .北京：北京大學(xué)出版社， 1996： 5861 8 馬楚儀 .數(shù)字電子技術(shù)試驗 .華南理工大學(xué)出版社 ,2021:99102 9 M. Brown, S. Kimura. Digital Electronic Technology Development. Electronics Industry Publishing House, 1994:710， 217220 10 楊振江 .新型集成電路指南與典型應(yīng)用 .西安：西安電子科技大學(xué)出 版社，1998： 7963 11 李亞伯 .數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計方法 .大連：大連理工大學(xué)出版社， 1992： 126130 12 金玉良 .數(shù)字電路與邏輯設(shè)計 .北京：北京郵電大學(xué)出版社， 1994： 114117 13 張建華 .數(shù)字電子技術(shù) .北京：北京理工大學(xué)出版社， 1985： 201204 14 X. L ionel. The Silicon Controlled Rectifier . Mechanical Industry Publishing House, 2021:5961 15 張慶雙 等 .電子元器件的選用與檢測 .北京：機械工 業(yè)出版社，2021:325328 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 25 附錄 1 外文文獻 中文譯文 數(shù)字電路定義： 用數(shù)字信號完成對數(shù)字量進行算術(shù)運算和邏輯運算的電路稱為數(shù)字電路，或數(shù)字系統(tǒng)。由于它具有邏輯運算和邏輯處理功能，所以又稱數(shù)字邏輯電路。 數(shù)字邏輯電路分類（按功能分）： (1) 組 合邏輯電路 簡稱組合電路，它由最基本的邏輯門電路組合而成。特點是：輸出值只與當時的輸入值有關(guān)，即輸出 唯 一地由當時的輸入值決定。電路沒有記憶功能，輸出狀態(tài)隨著輸入狀態(tài)的變化而變化，類似于電阻性電路，如加法器、譯碼器、編碼器、數(shù)據(jù)選擇器等都屬于此類。 (2) 時序邏輯電路 簡稱時序電路，它是由最基本的邏輯門電路加上反饋邏輯回路（輸出到輸入）或器件組合而成的電路，與組合電路最本質(zhì)的區(qū)別在于時序電路具有記憶功能。時序電路的特點是：輸出不僅取決于當時的輸入值，而且還與電路過去的狀態(tài)有關(guān)。它 類似于含儲能元件的電感或電容的電路，如觸發(fā)器、鎖存器、計數(shù)器、移位寄存器、儲存器等電路都是時序電路的典型器件。 數(shù)字電路的特點： (1) 同時具有算術(shù)運算和邏輯運算功能 數(shù)字電路是以二進制邏輯代數(shù)為數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，使用二進制數(shù)字信號，既能進行算術(shù)運算 ， 又能方便地進行邏輯運算（與、或、非、判斷、比較、處理等），因此極其適合于運算、比較、存儲、傳輸、控制、決策等應(yīng)用。 (2) 實現(xiàn)簡單，系統(tǒng)可靠 以二進制作為基礎(chǔ)的數(shù)字邏輯電路，簡單可靠，準確性高。 (3) 集成度高，功能實現(xiàn)容易 集成度高，體 積小，功耗低是數(shù)字電路突出的優(yōu)點之一。電路的設(shè)計、維修、維護靈活方便，隨著集成電路技術(shù)的高速發(fā)展，數(shù)字邏輯電路的集成度越來越高，集成電路塊的功能隨著小規(guī)模集成電路（ SSI）、中規(guī)模集成電路（ MSI）、大規(guī)模集成電路（ LSI）、超大規(guī)模集成電路（ VLSI）的發(fā)展也從元件級、器件級、部件級、板卡級 升到系統(tǒng)級。電路的設(shè)計組成只需采用一些標準 的集成電路塊單元連接而成。對于非標準的特殊電路還可以使用可編程 邏輯陣列電路，通過編程的方法實現(xiàn)任意的邏輯功能。 數(shù)字電路的應(yīng)用： 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 26 數(shù)字電路與數(shù)字電子技術(shù)廣泛的應(yīng)用于電視、雷 達、通信、電子計算機、自動控制、航天等科學(xué)技術(shù)各個領(lǐng)域。 晶閘管的代換 晶閘管損壞后，若無同型號的晶閘管更換，可以選用與其性能參數(shù)相近的其他型號晶閘管來代換。 應(yīng)用電路在設(shè)計時，一般均留有較大的裕量。在更換晶閘管時，只要注意其額定峰值電壓 (重復(fù)峰值電壓）、額定電流（通態(tài)平均電流）、門極觸發(fā)電壓和門極出發(fā)點流即可，尤其是額定峰值電壓與額定峰值電流這兩個指標。 代換晶閘管應(yīng)與損壞晶閘管的開關(guān)速度一致。例如，在脈沖電路、高速逆變電路中使用的高速晶閘管損壞后，只能選用同類型的快速晶閘管，而不能用 普通晶閘管來代換 。 選取代用晶閘管時，不管什么參數(shù)，都不必留有過大的裕量，應(yīng)盡可能與被代換晶閘管的參數(shù)相近，因為過大的裕量 ， 不僅是一種浪費，而且有時還會起伏作用，出現(xiàn)不觸發(fā)或觸發(fā)不靈敏等現(xiàn)象。 另外，還要注意兩個晶閘管的外形要相同，否則會給安裝工作帶來不利。 判別其好壞 用萬用表 R 1 或 R 10 檔測量雙向晶閘管的主電極 T1 與主電極 T2 之間、主電極 T2 與門極 G 之間 的正、反向電 z 阻值，正常時均應(yīng)接近無窮大。若測 得電阻值均很小，則說明該晶閘管電 極 間已擊穿或漏電短路。 測量主電極 T1與門極 G之間的正、反向電阻 值，正常時均應(yīng)在幾 十歐姆（Ω）、至一百歐姆（Ω）之間（黑表筆接 T1 極，紅表筆接 G 極時，測得的正向電阻值較反向電阻值略小一些）。若測 得 T1極與 G 極之間的 正、反向電阻 值均為無窮大，則說明該晶閘管已開路損壞。 晶閘管整流器（ SCR）與二極管相似，能夠阻止反向電流流過。但與二極管不一樣，即便晶閘管處于正向電壓時也可能不導(dǎo)電。除非此時在控制極加一正向脈沖電流，使其處于正向?qū)顟B(tài)，它才能導(dǎo)電。晶閘管有三個電極：陽極、陰極和控制極。還可看到，晶閘管是由 P 型和 N 型材料交替層疊構(gòu)成，形成三個結(jié)。結(jié) 1 和結(jié) 3 都相當于普通 PN 半導(dǎo)體二極管的 PN 結(jié)。當正向偏置時，這兩個結(jié)都導(dǎo)電。當反向偏置時，這兩個結(jié)都阻止電流流過。當整個四層器件正向偏置時， PN 結(jié) 2 阻止電流流過。 當晶閘管正向偏置時，如果對控制極加了瞬時正電壓，從而由一個脈沖電流進入結(jié) 2 的 P 區(qū)，這時結(jié) 2 正向偏置，晶閘管開始導(dǎo)通。一旦導(dǎo)通，即便控制極的電流減小為零，仍繼續(xù)導(dǎo)通。只有陽極到陰極的電壓減小為零或電流減小為零，導(dǎo)通才中斷。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 27 晶閘管中的控制極的作用很像閘流管柵極的作用，當晶閘管受到控制極脈沖觸發(fā)時，導(dǎo)通開始，而控制極就不再有控制作用，要停止導(dǎo)通，必須從晶閘管外部著手。 當晶閘管用作整流器時 ，通過調(diào)整在每一循環(huán)里開始施加控制極電壓的位置，或換句話說，通過調(diào)整晶閘管每一循環(huán)的觸發(fā)時間，可以調(diào)整整流器供給負載的直流電壓平均值。如果控制極上沒有加觸發(fā)信號，那么晶閘管的正弦波的正半周和負半周都不導(dǎo)通，也就沒有電流流到負載。如果連續(xù)在控制極上施加電壓，那么晶閘管可起到通常的二極管半波整流器的作用，它在每個正半周都導(dǎo)通。假設(shè)在每個正半周的某一點上給控制極加一個電壓從而觸發(fā)晶閘管，那么電流只在該半周的剩余部分流通，一直到正弦波電壓為零為止。因而，通過調(diào)整在每個正半周施加控制極電壓而觸發(fā)晶閘管的時間，便可調(diào)整 負載上直流電壓得平均值。改變正向?qū)щ娭芷趦?nèi)開始觸發(fā)的時間位置稱為晶閘管的相位調(diào)整。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文）