彩灯控制

彩灯控制（精选9篇）

彩灯控制 篇1

1 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。各种装饰彩灯、广告彩灯越来越多地出现在城市中。在大型晚会的现场,彩灯更是成为不可缺少的一道景观。小型的彩灯多采用霓虹灯管做成各种各样和多种色彩的灯管,或是以日光灯、白炽灯作为光源,另配大型广告语、宣传画来达到效果。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成为一种时尚。这些灯的控制设备大多数用全硬件的数字电路实现,电路结构复杂、功能单一,这样一旦制作成品只能按固定的模式闪亮,不能根据不同场合、不同时间段的需求来调节亮灯时间、模式、闪烁频率等动态参数。本文介绍PLC在彩灯控制中的应用,灯的亮灭、闪烁时间及流动方向的控制均通过PLC来达到控制要求。

2 彩灯常见的工作模式

在彩灯的应用中,装饰灯、广告灯、布景灯的变化多种多样,但就其工作模式,可分为三种主要类型:长明灯、流水灯及变幻灯。长明灯的特点是只要灯投入工作,负载即长期接通,一般在彩灯中用以照明或衬托底色,没有频繁的动态切换过程,因此可用开关直接控制,不需经过PLC控制。流水灯负载变化频率高,变换速度快,使人有眼花缭乱之感,分为多灯流动、单灯流动等情形。变幻灯则包括字形变化、色彩变化、位置变化等,其主要特点是在整个工作过程中周期性地花样变化,但频率不高。流水灯及变幻灯均适宜采用PLC控制。本文以流水灯的控制为例说明基于PLC的设计过程[1]。

3 彩灯控制实例

3.1 控制要求

某彩灯结构,如图1所示。有10只彩灯L1~L10,其变化规律要求如下。

(1)L1~L10顺序间隔为1s依次点亮,当L10点亮2s后,所有的灯全部熄灭。

(2)经2s延时后,编号为奇数与编号为偶数的灯每间隔0.5s交替闪烁5次。

(3)再经2s延时后,L1~L10顺序间隔0.1s依次点亮,后一只灯亮时,前一只灯熄灭;当最后一只灯L10点亮时,L1~L10再按相反的顺序,每间隔0.1s依次点亮,同样后一只灯亮时,前一只灯熄灭;当L1点亮时,重新循环上述过程。

(4)按停止按钮,程序中止运行[2,3]。

3.2 确定输入输出设备,选择PLC类型

该彩灯系统控制采用PLC控制,需要设置总启动、停止按钮各1个,输出负载为10个发光二极管,可选用工作电压为12V,工作电流为10~20mA的发光二极管。因为输入信号较少,而输出负载较多,时间响应较快,所以选择PLC基本单元FX2N-32MT,可提供16输入/16输出,输出电压DC5~30V,输出电流0.8A/4点,响应时间小于0.2ms,满足要求[3,4]。

3.3 I/O分配表

根据控制要求,输入及输出设备端口分配如表1所示。

3.4 控制系统接线图

根据I/O端口分配表,系统接线图如图2所示[2,3]。

3.5 程序设计

根据控制要求,彩灯控制的指令程序如下[2,5,6]。

在程序设计中除了使用基本指令外,还使用了MOV、ROR、ROL、SFTL及ZRST等功能指令。

有关说明如下:

MOVP指令为脉冲执行方式,即元件M1的常开触点每闭合一次,将十进制数1向位组合元件K1M20传送一次。

每当M1与T0的常开触点闭合时,SFTLP指令执行一次,M20→Y0、Y0→Y1、…、Y10→Y11,共传10位。每一个元件在顺时针传送的过程中,其值保留。

每当M8012与T4的常开触点闭合时,ROLP指令执行一次,使位组合元件K4Y0从Y0开始,依次顺时针传送一位,即Y0→Y1、Y1→Y2、…、Y10→Y11。每个元件在顺时针传送过程,其值不保留。

每当M8012与M11的常开触点闭合时,RORP指令执行一次,使位组合元件K4Y0从Y11开始依次逆时针传送一位,即Y11→Y10、Y10→Y7、…、Y1→Y0。每个元件在逆时针传送过程中,其值不保留。

当M1的常闭触点闭合时,执行ZRST指令,元件M10~M13复位。

4 结论

经调试运行,该设计应用PLC输出信号去控制彩灯工作,使得产品性能稳定,安装方便、操作简单易行。如果用户需要更改系统的亮灯模式,无须改变系统硬件电路,只需修改其中程序就可以实现不同控制要求。

参考文献

[1]唐进.PLC在彩灯控制中的应用[J].电子技术,2009(6):20-21.

[2]李俊秀.可编程控制器应用技术[M].北京:化学工业出版社,2008.

[3]张万中.可编程控制器应用技术[M].北京:化学工业出版社,2009.

[4]高钦和.可编程控制器应用技术与设计实例[M].北京:人民邮电出版社,2006.

[5]瞿彩萍.PLC应用技术(三菱)[M].北京:中国劳动社会保障出版社,2006.

[6]刘守操.可编程序控制器技术与应用[M].北京:机械工业出版社,2006.

彩灯控制 篇2

——节日彩灯控制器的设计

专

业：

班

级：

姓

名：

学

号：

2014年2月

1.课程设计目的

1.1巩固和加深对单片机原理和接口技术知识的理解；

1.2培养根据课题需要选学参考书籍、查阅手册和文献资料的能力； 1.3学会方案论证的比较方法，拓宽知识，初步掌握工程设计的基本方法； 1.4掌握常用仪器、仪表的正确使用方法，学会软、硬件的设计和调试方法； 1.5能按课程设计的要求编写课程设计报告，能正确反映设计和实验成果，能用计算机绘制电路图和流程图。

2.课程设计要求

以单片机为核心，设计一个节日彩灯控制器： P1.2(S0)—开始，按此键则灯开始流动（由上而下）。P1.3(S1)—停止，按此键则停止流动，所有灯为暗。P1.4(S2)—上，按此键则灯由上向下流动。P1.5(S3)—下，按此键则灯由下向上流动。实验原理

本题目本质上是由按键控制功能的流水灯，LED工作的方式通过键盘的扫描实现。其中的LED采取共阳极接法，通过依次向连接LED的Ｉ/Ｏ口送出低电平，可实现题目要求的功能。

3.硬件设计

3.1 控制器中AT89C51单片机硬件结构

AT89C51是一种低功耗/低电压、高性能的八位CMOS单片机，片内有一个4KB的FLASH可编程可擦除只读存储器（FPEROM—Flash Programmable and Erasable Read Only Memory），它采用了CMOS工艺和ATMEL公司的高密度非易失性存储器技术，而且其输出引脚和指令系统都与MSC—51兼容。片内置通用8位中央处理器（CPU）和FLASH存储单元，片内的存储器允许在系统内改编程序或用常规的非易失性存储器编程。因此，AT89C51是一种功能强、灵活性高且价格合理的单片机，可方便的应用于各种控制领域。

3.2主要元器件

1)电阻：10KΩ(1个）、200Ω（8个）、500Ω（2个）2)电容:10μF(1个)、30pF（2个）3)LED灯(8个)、按钮(4个)、晶振

3.3 原理图

4.软件设计

4.1 设计思想

程序设计(Programming)是指设计、编制、调试程序的方法和过程。它是目标明确的智力活动。在进行微机控制系统设计时，除了系统硬件设计外，大量的工作就是如何根据每个生产对象的实际需要设计应用程序。因此，软件设计在微机控制系统设计中占重要地位。对于本系统，软件也占有重要的地位。

在单片机控制系统中，大体上可分为数据处理、过程控制两个基本类型。数据处理包括：数据的采集、数字滤波、标度变换等。过程控制程序主要是使单片机按一定的方法进行计算，然后再输出，以便控制生产。4.2软件流程图

4.3 源程序 ORG

0000H AJMP START ORG START: MOV

0030H P0,#0FFH A,#0FEH P1.2,LOOP P1.3,LOOP1 P1.4,LOOP2 P1.5,LOOP3

START MOV JNB JNB JNB JNB AJMP LOOP: MOV

P0,A

DEL LCALL JNB RL AJMP LOOP1: MOV

JNB

JNB AJMP LOOP2: JNB

JNB

JNB

MOV

LCALL

RL AJMP LOOP3: JNB

JNB

JNB

MOV

LCALL

RR AJMP DEL: MOV DEL1: MOV DEL2: MOV DEL3: DJNZ

DJNZ DJNZ RET END

P1.3,LOOP1 A

LOOP

P0,#0FFH P1.4,LOOP2 P1.5,LOOP3

LOOP1

P1.2,LOOP P1.3,LOOP1 P1.5,LOOP3 P0,A

DEL A

LOOP2

P1.2,LOOP P1.3,LOOP1 P1.4,LOOP2 P0,A

DEL A

LOOP3

R5,#02H R6,#0F0H R7,#0F0H R7, DEL3 R6, DEL2

R5, DEL1

5.调试运行

启动仿真如下图所示:(1)P1.2(S0)—开始，按此键则灯开始流动（由上而下）。

(2)P1.3(S1)—停止，按此键则停止流动，所有灯为暗。

(3)P1.4(S2)—上，按此键则灯由上向下流动。

(4)P1.5(S3)—下，按此键则灯由下向上流动。

6.设计心得体会

经过几天的努力，终于完成了本学期的单片机课程设计，过程虽是辛苦的，但从中我学到了很多东西。首先巩固了课上学习的理论知识，对于计算机汇编语言的系统化整体化有了更深的认识。在编写程序的过程中遇到了很多困难经过反复修改不断修正最终才能得以执行。再次是经过搜集资料基本了解了软件的使用。整个设计过程最大的收获就是意识到理论知识扎实的重要性，实践是建立在理论之上的。

参考书目：

彩灯控制器的设计与实现 篇3

LED (发光二极管) 在导通后根据制作材料的不同能向外发出相应颜色的光, 通过适当的光的比例搭配, 可以产生五颜六色的光, 实现绚丽的效果。另外由于其成本低、易于控制, 因此在我们的生活中应用十分广泛。本文以STC 15F2K61S2单片机为核心控制芯片, 搭配相应的外围电路, 完成彩灯控制器的设计与制作, 实现彩灯控制的不同效果[1,2]。

2 彩灯控制器的整体设计

2.1 设计要求

采用STC 15F2K61S2单片机控制32个3色发光二极管, 实现红外遥控控制, 在发光二极管按程序要求进行灯光效果展示时, 通过电路板上的M P3模块和LC D液晶显示模块分别完成歌曲播放机歌词显示。

2.2 整体设计方案

彩灯控制器系统包括主控单片机模块、LED模块、红外模块、M P3模块、LC D液晶显示模块, 通过红外模块接受红外指令, 由单片机模块去控制彩灯的闪烁效果, 并实现M P3模块播放歌曲的同时在LC D液晶显示屏上显示歌词。系统整体设计方案示意图如图1所示。

3 硬件电路设计

主控芯片选择的是STC 15F2K61S2, 其具有速度快、片内资源丰富等特点。LED模块对应32个3色发光二极管采用点阵的形式通过单片机的I/O来控制。红外模块采用V S1838红外接收管, 稳定性好、低功耗、抗干挠能力强、接收距离长。液晶显示模块选用的是128*64液晶模块, 采用串口通信。音乐播放选择的是G D 5600M P3模块, 具有24位D A C输出, 多种控制模式, 可以通过单片机串口进行控制播放指定的音乐。

硬件主电路设计如图2所示。

制作的PC B板如图3所示。

4 程序设计

彩灯控制器的功能实现需要通过单片机编程来完成[3,4]。系统软件设计包括主程序和中断服务程序。系统初始化后根据收到的红外遥控指令选择不同的模式, 实现各种显示效果, 并使M P3模块和液晶显示屏协同工作。系统主程序流程图如图4所示。

5 制作与调试

按照相应的元件位置及型号完成彩灯控制器电路的焊接与组装。电路制作完成后, 将程序下载到单片机芯片内部加以验证。通过测试, 该彩灯控制器性能稳定, 易于控制, 性价比高, 其系统实现思路和方法对于各种彩灯控制器的设计与改进具有一定的参考价值和实际意义。

摘要：介绍了一种彩灯控制器的设计与实现方案, 系统以STC15F2K61S2单片机作为主控核心, 通过编程控制相应的LED模块、MP3模块、液晶显示模块及红外控制模块协同工作, 实现彩灯的各种控制效果。

关键词：彩灯,控制器,单片机,红外

参考文献

[1]张梅梅.单片机控制发光二极管的开发[J].与应用动力与电气工程, 2010.

[2]王晓鹏.3组12只LED循环灯[J].电子制作, 2008.

[3]熊建平.基于Proteus压控变色彩灯控制电路设计[J].电子设计工程, 2014.

彩灯作文400字 篇4

到了东安商城的彩灯区，这里真是灯的天地、灯的海洋!头顶的两旁张灯结彩，挂着一排排五彩缤纷、千姿百态的宫灯、走马灯、大红灯笼……我们看的眼花缭乱，也不知该买什么样的灯好了。

在这茫茫灯海中，最漂亮、形状最多的灯就是走马灯了。有圆圆的灯笼走马灯、宫廷走马灯，走马灯中的图画千姿百态、各式各样，我一边欣赏着走马灯，一边赞叹发明走马灯的人真聪明，能让灯笼中的图画转起来。

继续往前走，我和爸爸妈妈看见一盆梅花形状的灯景，粗壮的枝条上绽开了许多洁白的小梅花，虽然是灯景但真是栩栩如生啊!

彩灯控制 篇5

NI Multisim软件是目前主流的电路虚拟仿真工具, 该软件为电路仿真提供了丰富的元器件库、直观的图形界面和完备的分析方法。本文以彩灯控制电路为例, 在Multisim 11.0环境下对其时钟信号产生电路、顺序脉冲产生电路、彩灯驱动电路、直流电源和加/减计数控制电路几个功能模块进行仿真分析, 最终实现彩灯控制电路的模拟仿真, 旨在演示Multisim在模拟电路仿真方面的应用, 为以后研究其他模型提供系统的研究方案。

2. 彩灯控制系统功能

在电路中, 彩灯一般是指发光二极管、白炽灯或不同色彩的灯泡, 其控制方法有很多种, 如单片机控制, 这种控制方法编程简单, 控制的图案花样多, 外接电路简单。除了单片机控制之外, 还可以利用数字电路来控制, 其电路结构也比较简单, 制作和调试容易, 成本低。

本文使用数字电路对彩灯进行控制。彩灯控制电路包括时钟产生电路、顺序脉冲产生电路、彩灯驱动电路及直流电源等组成部分。其中, 顺序脉冲产生电路是彩灯控制电路的关键部分, 因为彩灯的变化完全是由该电路输出的控制信号决定。改变时序控制信号, 即脉冲的产生顺序或周期, 就可以控制各个彩灯的点亮时间和顺序。彩灯控制电路的电路图如图1所示。

3. 彩灯控制电路功能模块仿真

3.1 时钟发生电路

时钟信号由555定时器组成的自激多谐振荡器产生, 如图2所示。在自激多谐振荡电路中, 电位器R1用于调节振荡频率, 以便改变彩灯流动点亮的速度。利用示波器测试该电路的输出波形, 如图3所示。

3.2. 顺序脉冲产生电路

顺序脉冲产生电路一般由计数器和译码器构成, 其功能是在时钟信号的作用下, 输出在时间上有先后顺序的脉冲。其中, 计数器应具有加法计数和减法计数的功能, 以便改变彩灯依次点亮的方向。此处选用CD4510为十进制加/减计数器, 可以输出4位BCD码, 并且驱动负载的能力强, 能输出较大的驱动电流。图1中C3、R3组成微分电路, 接在计数器的清零端, 启动电路时, 使清零端瞬间得到一个高电平, 从而使计数器清零。译码器采用CD4028, 它是4线-10线译码器, 正好与计数器CD4510配合, 计数器产生的4位BCD码输入到CD4028的输入端时, 其10个输出端的对应端变成高电平。

3.3. 彩灯驱动电路

彩灯控制电路中有6路彩灯, 按孔雀开屏的形状进行排列, 彩灯的数量逐渐增多。为了能使彩灯正常发光, 电路应该提供足够大的驱动电流, 采用单管放大器就可满足这一要求。将顺序脉冲产生电路的输出信号接到晶体管的基极上, 将二极管的集电极接到发光二极管上, 这样集电极能获得较大的驱动电流, 从而驱动二极管正常发光。如果彩灯数量更多时, 需用使用复合管才能驱动所有彩灯的工作。

3.4. 直流电源

直流电源在本电路中有两路输出, 一路输出到桥式整流电容滤波电路, 该输出电压为7V, 为晶体管的集电极电源, 也是发光二极管的电源;另一路经稳压电路, 获得5V的电压, 作为本控制电路中的数字电路部分的电源, 如时钟电路、计数器和译码器的电源。

3.5. 加/减计数控制电路

由于要求彩灯点亮顺序具有双向流动的效果, 所以计数器应交替进行加法和减法计数, 这就需要计数器的计数方式控制端U/D能得到交替的高低电平控制信号, 才能达到实验要求。加/减计数控制电路利用三极管反相器和D触发器来进行设计, 控制计数器的计数方式, 使计数器反复进行加法—减法—加法—减法—…计数的交替, 从而控制彩灯灯光的双向流动效果。

将时钟产生电路、顺序脉冲产生电路、彩灯驱动电路及直流电源等功能模块连接后, 可得到图1所示完整的彩灯控制电路。

4. 结语

彩灯控制电路相对比较复杂, 由多个单元电路组成, 综合性很强。应用Multisim仿真软件可以方便地设计各个功能电路模块, 快速准确地对彩灯控制电路性能进行仿真分析, 避免了仪器仪表误差或电路接触不好导致的影响, 可以不受元器件种类、数量限制, 提高了电子电路的设计效率。对于复杂的综合性电路, 本科生无需编程或复杂的数学推导而直接看到仿真结果, 在此基础上进一步展开深入的分析设计和改进, 这不仅可以激发电子类及计算机类学生的自主学习兴趣, 还对提高本科生的理论与实践结合能力具有积极的指导和促进作用。

摘要：本文基于NI Multisim 11.0的模拟仿真功能, 以彩灯控制电路为例, 对其时钟信号产生电路、顺序脉冲产生电路、彩灯驱动电路、直流电源和加/减计数控制电路几个功能模块进行仿真分析。事实证明, Multisim对于激发电子类及计算机类学生的自主学习兴趣, 提高本科生的理论与实践结合能力具有积极的指导和促进作用。

关键词：Multisim,彩灯控制电路,电路仿真

参考文献

[1]National Instruments Electronic Workbench Group.Professional Edition Release Notes NI Circuit Design Suit (Version 11.0) .2010.

[2]吴大正, 王松林, 王玉华.电路基础[M].2版.西安:西安电子科技大学出版社, 2000.

[3]康华光, 陈大钦.电子技术基础 (模拟部分) [M].4版.北京:高等教育出版社, 1999.

彩灯控制 篇6

单片机，即将计算机的CPU, RAM, ROM，定时/计数器和多种输入输出接口集成在一块芯片上，形成了芯片级的计算机。它拥有优异的性价比、集成度高、体积小、可靠性高、控制功能强、低电压、低功耗的显著优点。主要应用于智能仪器仪表、工业检测控制、机电一体化和消费电子类产品等方面，并且取得了显著的成果。本设计将使用单片机对LED控制实例化，设计一个32颗LED组成心行形状，核心控制器给出相应的控制数据对32只高亮LED进行控制。颜色显示采用的是内嵌三种颜色的LED进行不同的组合得到不同的颜色，如绿色和红色组合可以得到蓝色等。

1. 系统总体设计

本设计是基于STC89C52单片机的LED彩灯控制设计。硬件电路设计包括基于STC89C52单片机的最小核心控制系统电路、LED彩灯模块、键盘电路和电源电路。软件设计主要包括LED彩灯的控制、键盘对LED颜色和频率的控制。最终将两者合并调试，完成最终的设计。系统将外接的5V直流系统供电，通过单片机软件编程对LED和键盘实施控制以完成各种色彩变化。

2. 单片机最小系统

单片机能够正常工作的最基本的电路由单片机、时钟电路、复位电路等组成。复位电路：确定单片机工作的起始状态，完成单片机的启动过程。单片机系统的复位方式有上电自动复位和手动按键复位。本设计采用上电自动复位。时钟电路由一个晶振和两个小电容组成，用来产生时钟频率。STC89C52单片机芯片内部有一个反向放大器构成的振荡器，XTAL1和XTAL2分别为振荡器电路的输入端和输出端，时钟可由内部和外部生成，在XTAL1和XTAL2引脚上外接定时元件，内部振荡电路就会产生自激振荡。系统采用的定时元件为石英晶体和电容组成的并联谐振回路。晶振频率选择11.0592MHz，电容值取30PF，电容的大小频率起微调的作用。STC89C52单片机的最小系统如图1所示。

3. 电源模块电路

本次设计的系统中的电源模块使用LM7805芯片作为稳压核心，为系统提供稳定的+5V直流电源，保证系统正常顺利地运行。电源模块电路原理图如图2所示：

4. LED显示电路

流水灯采用的是发光二极管(Light-Emitting Diode)，简称LED，是一种将电能转换为光能的半导体器件，具有体积小、耗电低的优点，常被用作微型计算机与数字电路的输出装置。当LED两端加上一定的正向电压，使之流过一定的工作电流就会发光，其亮度随流过的电流的增加而增加，但电流过大LED的寿命也将缩短。普通LED正向电流一般为5～20mA。由于51的I/O是弱上拉的方式，在输出高电平时，只能输出几十微安的电流，而在输出低电平时，I/O最大可以输入几十毫安的电流。所以，通常采用灌电流的方式，即电流从电源经LED流向I/O口。为了不因流过LED的电流太大而把它烧坏，必须串上限流电阻R，当P0和P2口输出高电平(+5V)时，LED两端没有电压降，所以熄灭;当P0和P2口输出低电平(即P0/P2=0)时，LED正向导通发光。此时LED两端电压约为1.7V，则限流电阻R两端将存在3.3V(即5-1.7=3.3V)。因STC89C52单个I/O口的输入电流不能超过10mA;P0口的输入电流总和不能超过26mA;P1、P2、P3的输入电流总和不能超过15mA;所有I/O口的输入电流总和不能超过71mA。由色度学原理可知，如果将红、绿、蓝三原色按照一定比例混合，则在适当的三原色亮度比的组合下，理论上就可以获得无数种颜色，这时就可以用3种发光波长的LED通过点亮和电流控制实现色彩的调控，即调色。下表是这一电路的逻辑真值表。

LED电路如图3所示。

5. 键盘电路

本设计采用四个按键控制不同的显示效果，开机后呈现不同色，按键A用于切换LED的不同颜色，按键B控制LED的频率，由稳定到100ms闪烁到500ms闪烁到1s闪烁。按键C控制不同区域的LED发光;按键D，使其LED每一秒成不同颜色切换点亮。电路如图4所示。

6. 结语

本设计制作的基于51单片机控制的LED彩灯系统在多次测试修改之后，最终实现了对32只高亮LED彩灯控制的功能，并且系统功能稳定。此外设计中留有很大的扩展空间，如：控制多样化，颜色显示更丰富，LED灯亮度的调节等，推向市场后便于升级开发。因此基于51单片机控制的LED彩灯系统，具有较高的实用价值和广阔的市场前景。

参考文献

[1]童诗白等.模拟电子技术基础[M].北京:高等教育出版社, 2000.

[2]杨清德.康娅.LED及其工程应用[M].北京:人民邮电出版.

[3]阎石著.数字电子技术基础[M].北京:高等教育出版社, 1997.

[4]周国运.单片机原理及应用[M].北京:中国水利水电出版社, 2009.

彩灯控制 篇7

硬件描述语言(HDL)是相对于一般的计算机软件语言如C,Pascal而言的。HDL是用于设计硬件电子系统的计算机语言,它描述电子系统的逻辑功能、电路结构和连接方式。设计者可以利用HDL程序来描述所希望的电路系统,规定其结构特征和电路的行为方式,然后利用综合器和适配器将此程序变成能控制FPGA和CPLD内部结构,并实现相应逻辑功能的门级或更底层的结构网表文件和下载文件。VHDL(Very High Speed Integrated Circuit Hardware description Language)主要用于描述数字系统的结构、行为、功能和接口。与其他的HDL语言相比,VHDL具有更强的行为描述能力,从而决定了它成为系统设计领域最佳的硬件描述语言。强大的行为描述能力是避开具体的器件结构,从逻辑行为上描述和设计大规模电子系统的重要保证。在文献[1,2,3,4,5,6]中作者从不同的角度阐述了EDA技术的应用,它具有功能强大、描述能力强、可移植性好研制周期短成本低等特点即使设计者不懂硬件的结构,也能进行独立的设计[7]。本文以Alter公司提供的Max+PlusⅡ为平台,设计一个可变速的彩灯控制器,可以在不修改硬件电路的基础上,仅通过更改软件就能实现任意修改花型的编程控制方案,实现控制16只LED以8种花型和4种速度循环变化显示,而且设计非常方便,设计的电路保密性强。

1设计原理

用VHDL进行设计,首先应该理解,VHDL语言是一种全方位硬件描述语言,包括系统行为级,寄存器传输级和逻辑门级多个设计层次。应充分利用VHDL“自顶向下”的设计优点以及层次化的设计概念,层次概念对于设计复杂的数字系统是非常有用的,它使得我们可以从简单的单元入手,逐渐构成庞大而复杂的系统[8]。

首先应进行系统模块的划分,规定每一个模块的功能以及各模块之间的接口,最终设计方案分为三大模块:16路花样彩灯控制器、四频率输出分频器、四选一控制器。四选一控制器从分频器中选择不同频率的时钟信号输送到彩灯花样控制器从而达到控制彩灯闪烁速度的快慢和花型的的变换。

下面是本次设计的顶层模块原理图如图1所示。

2子模块及其功能

(1)四频率输出分频器。根据要求有4种速度的变化,每种都要显示8种花样,就要用到三位计数器和16位数字译码器。其次,速度有4种变化,而只有一个输入的时钟信号,所以要对输入的时钟信号进行分频,本次设计采用了二分频、四分频、八分频和15分频得到4种不同频率的信号。

二分频电路的程序代码如下:

四分频电路的设计有两种方案:一是把两个二分频电路串联起来(见图2,3),实现四分频;二是修改二分频电路的程序代码来实现,做如下修改:

把“if q1<"0001"then q1:=q1+1;”中的q1<"0001"改为q1<"0011"

同理,八分频电路的设计也有两种方案:一种是把两个四分频电路串联起来,实现八分频;一种是修改二分频电路的程序代码只需做如下修改即可：

把“if q1<"0001"then q1:=q1+1;”中的q1<"0001"改为q1<"0111"。

15分频电路如图4所示,仿真图如图5所示。代码如下:

四频率输出分频器的顶层模块原理图如图6所示,仿真波形如图7所示。

(2)四选一控制器。四选一控制器的功能是从分频器中选择不同的时钟信号送给彩灯控制器,实现彩灯闪烁频率的变化,如图8,9所示。源代码如下:

(3)彩灯控制器。彩灯控制器电路是整个设计的核心它控制整个设计的输出效果也就是图案的样式变化。在电路中用1代表灯亮,用0代表灯灭,由0,1按不同的规律组合代表不同的灯光图案,同时使其选择不同的频率,以实现多种图案及多种频率的花样功能显示[9,10]。该程序充分证明了用VHDL设计电路的灵活性,即可以通过改变程序中输出变量的位数来改变彩灯的数目。如图10,11所示。

代码如下:

3结语

使用VHDL语言设计电路,思路简单,功能明了。使用Max+PlusⅡ设计电路不仅可以进行逻辑仿真,还可以进行时序仿真,使用PLD不仅省去了电路制作的麻烦,还可以反复进行硬件的实验,非常方便地修改设计,且设计的电路的保密性强。总之,采用EDA技术使得复杂的电子系统的设计变的简单易行,提高了设计的效率

摘要：介绍一种基于VHDL的可变速彩灯控制器的设计方案,该系统无需外加输入信号,只需一个时钟信号就能实现以4种不同速度循环演示8种花型。该系统较以前的传统设计具有硬件电路简单、体积小、功耗低、可靠性高等特点,特别是可以在不修改硬件电路的基础上,仅通过更改软件就能实现任意修改花型的编程控制方案,而且设计非常方便,设计的电路保密性强。

关键词：VHDL,Max+PlusⅡ,可变速彩灯控制器,电路保密性

参考文献

[1]朱正伟.EDA技术及应用[M].北京:清华大学出版社,2005.

[2]郭勇.EDA技术基础[M].2版.北京:机械工业出版社,2005.

[3]潘松,黄继业.EDA技术实用教程[M].北京:科学出版社,2002.

[4]李景华,杜玉远.可编程逻辑器件与EDA技术[M].长春:东北大学出版社,2001.

[5]潘松.VHDL使用教程[M].西安:西安电子科技大学出版社,2000.

[6]谭会生,张昌凡.EDA技术及应用[M].西安:西安电子科技大学出版社,2001.

[7]潘泽强.VHDL语言在数字电路教学中的应用[J].科技资讯,2008(35):15.

[8]吕晓兰.基于VHDL实现的16路彩灯控制系统[J].信息技术,2007,34(2):48-51.

[9]范秋华,赵艳秋,何香玲.基于VHDL的彩灯控制[J].现代电子技术,2004,27(2):5-6,8.

自贡彩灯公园规划设计探析 篇8

近年来, 随着国内外对民俗文化保护开发关注度的日益提升, 民俗文化主题公园也逐步进入人们的视线。深圳中华民俗村、海南中华民俗村、上海中华民族大观园、北京中华民族园、云南民族村、武汉中华民族园等一系列民俗文化主题公园的开发建设, 开启了民俗文化的大众之旅, 同时也开始了努力探寻文化与产业完美结合的路径。民俗文化主题公园作为主题公园的一种重要类型, 不仅满足了游客多样化的休闲娱乐需求, 而且集中展示了中华民族多姿多彩的民俗文化, 有利于民俗文化的宣传和交流, 促进民族文化发展;同时一个成功的民俗文化主题公园可以提升地区的旅游形象和文化品位, 为所在地区带来经济效益、社会效益和生态效益[1]。

民俗文化作为人类重要的活态遗存, 其独特的民族性、历史性等特征决定了它作为文化旅游全新吸引物的重要地位, 而其自身的脆弱性又无可避免地让人们对旅游开发这一特殊的保护模式产生了诸多质疑[2]。

本文以自贡彩灯文化主题公园为设计样本, 尝试从理论和实践的角度对民俗文化主题公园开发的选题、策划、总体布局、景观设计等方面进行探讨, 以期对我国其他城市民俗文化主题公园的建设提供有益的借鉴。

1 设计思想和原则

1.1 公园定位

自贡原有彩灯公园位于自贡市中心黄金地段, 占地面积10.3 hm2, 其中水上面积0.75 hm2, 是一个集园林、游乐为一体的综合性文化公园, 是自贡灯会本地举办的主要场地。彩灯公园始建于1930年, 取名“滏溪公园”, 1941年更名为“慧生公园”, 1950年更名为“自贡市人民公园”, 1988年经市委、市政府批准划归自贡市灯贸委领导, 更名为“自贡彩灯公园”。随着社会科技的进步和自贡彩灯在海内外影响力的不断扩大, 弘扬彩灯文化, 集全市之智、举全市之力建设“南国灯城”, 是自贡市委、市政府打造旅游目的地的重大战略举措, 在这样的大背景下, 卧龙湖畔崭新的彩灯公园应运而生。

鉴于以上的背景, 将自贡市彩灯公园定位为立足“卧龙景区”, 通过以生态观光和人文休闲为主题的规划, 把生态建设、民俗文化、休闲娱乐融为一体, 打造成一个以“活态文化、重在参与”为核心, 集休闲、娱乐、观光、赏灯于一体的西南片区第一、全国著名、世界知名的大型彩灯文化公园。

1.2 设计的基本思想

自贡彩灯具深厚的历史文化底蕴, 自贡灯会是南国灯城的内蕴所在, 它成型于明、清时期, 逐渐衍展为具有相对固定内涵、在特定时段进行的、并有一定传承线路的大型民俗文化活动。自贡彩灯被誉为“高品位的艺术”、“流动的文化旅游资源”、“民族传统文化的骄傲”、“天下第一灯”。传统的自贡灯会名噪海内外, 彩灯博物馆别具特色, 这里自唐以来便有新年燃灯的习俗, 延至清代有“狮灯场市”、“灯竿节”;到本世纪初, 又渐形成节日的提灯会, 更有放天灯、舞龙灯、戏狮灯、闹花灯等活动, 从而声闻海内。因此, 彩灯公园景观内容选取上主要提取彩灯的“形、色、光、动、声”等特点, 结合用地条件与功能需求, 运用园林景观设计语言, 以彩灯文化为线索, 做到灯中有景、景中有灯, 湖光山色、亭台水榭与“灯”融为一体, 形成灯景交融、气势磅礴的景观, 打造一个融“生态、自然、人文”于一体的彩灯主题文化公园。

1.3 设计的基本原则

1.3.1 地域文化, 活态文化原则

突显自贡市的地域文化 (彩灯文化为主) , 在整体空间布局和景点布置上强化彩灯大世界的地域文化特征;在规划设计中将静态的、固化的文化以活态的方式表现出来, 通过可参与性的活动让游客亲身感受和体验, 从而借以推广和发扬静态的、固化的文化。

1.3.2“展常”结合原则

在规划设计中, 综合考虑重大节日展览与日常休闲游憩需求, 改变传统彩灯公园“大坝子”的单一功能, 设计结合地形、水面等要素, 采用相对集中的方式规划展区, 增加展览面积、延长观赏长度、丰富观赏视角, 将展览区域融于周边景观中。

1.3.3 因地制宜原则

充分利用现状及自然地形, 有机地组织园内各个部分。在园内地形地貌的处理中, 因地制宜, 利用为主、改造为辅, 就地掘水、因势掇山, 力求达到园内填挖土方量平衡;在园内各景点的组织上, 利用园路、湖水、山丘等景观要素连接各景区, 使其前呼后应、过渡自然, 构成协调的园林空间序列。

1.3.4 以人为本原则

强调“以人为本”, 设计道路、园林小品、公用设施时注重人的需要及感受, 利于使用, 便于到达, 在较陡地段注重安全保护措施, 营造舒适的游息环境。

1.3.5 现代与传统相结合的原则

传承彩灯公园的植物、有价值的景观和资源, 使从历史中走过来的彩灯公园以特有的形式迈向未来。

1.3.6 形式与功能相结合的原则

在“以人为本”的设计理念基础上, 开拓有时代特色的灯展和休闲活动项目, 服务于市民, 带动彩灯公园的总体发展。

2 总体布局

根据《自贡市城市总体规划》的定性要求, 综合分析用地现状和城市周边环境, 将彩灯公园定性为:以良好的生态环境和人文环境为基础, 集展示展览、游憩休闲、文化娱乐等功能为一体的文化主题公园 (如图1、图2) 。

结合彩灯公园功能及景观需求, 将公园主要的体验活动内容分为以下4个板块。

(1) 追寻—灯之经典。通过对彩灯历史的追寻, 提炼出彩灯文化, 结合现代的造景手法将这些元素布局在设计中。

(2) 感受—灯之魅力。通过营造开阔的景观空间进行各种大型彩灯的展示, 结合彩灯博物馆使游人感受到彩灯历史源远流长, 感受彩灯的魅力。

(3) 穿越—灯之魔幻。运用流线型的设计和造型, 通过现代化科技对灯光进行特殊处理, 使人们置身其中, 感受灯的魔力, 仿佛自己穿越在魔幻与现实中。

(4) 回归—灯之民俗。以“回归自然、回归生活”为主题, 结合传统民俗彩灯文化与游客互动, 结合彩灯制作、彩灯民间传说的讲解等活动使游人回归到最原始的民俗中。

3 设计理念

根据公园“三山夹两沟”现状条件, 环境空间已初步界定, 公园的景观规划建设应以“以点带面, 以线串点”作为基本的设计思路。进而提出“一轴、两环、四板块、七景区”的有机衍生网状结构设计理念 (如图3) 。

一轴:由主入口到中心繁星湖到汇锦广场再到制高点凝光塔, 形成的层次丰富的空间序列轴。

两环:连接各个景观节点形成的两条主环线。

七景区:彩灯遗韵、尘落繁星、梦幻叠彩、山岚争辉、灯火晓翠、灯之风情、翠屏塔影。

4 景区分区及景点介绍

彩灯公园规划设计总面积31.5 hm2, 其中一期规划面积16.7 hm2、二期规划面积14.8 hm2 (如图4) 。景区有7个 (如图5) , 以下将逐一介绍。

4.1 彩灯遗韵

彩灯遗韵位于主入口主轴线东端, 为满足交通和人流集散功能, 开辟弧形入口广场, 结合简洁大方的大门, 形成公园入口的标志性景观 (如图6、图7) 。

该区设计五彩迎宾、十字花灯和绿荫溢彩等作为人流的集散场地, 充分利用广场、道路、水体以及周围绿地, 以景石、雕塑、景墙等元素为载体, 布置各类体现彩灯文化的小品, 展现彩灯的发展演变历史和自贡彩灯的重大活动。打造大气磅礴、主题鲜明的入口景观 (如图8) 。

4.2 尘落繁星

该区以繁星湖为中心, 包括湖周边疏林草地、水岸平台、皓月台、汇锦广场、彩灯博物馆的开阔区域 (如图9、图10) 。

充分利用开阔湖面和坡地地形, 兼顾节日灯会、大型展览活动和非节日观赏游憩需求, 将大型灯展场地设计成线性, 并规划设计疏林草地作为展示预留空间, 实现展览需求、非节日游憩需求、景观需求、生态需求的最佳平衡。该区主要景点有繁星湖、皓月台、汇锦广场、彩灯博物馆、彩灯文化雕塑、八锦广场、古韵遗风等。

4.3 梦幻叠彩

梦幻叠彩位于彩灯公园规划主轴线的西部, 在该区规划设计中, 改造利用现有梯田和鱼塘, 有机结合山凹谷地地貌, 设计现代解构主义建筑, 结合水体、现代几何曲线场地、疏林草地和景墙、灯柱等, 营造梦幻、浪漫、前卫、刺激的观赏体验空间 (如图11、图12) 。

4.4 灯火晓翠

灯火晓翠位于彩灯公园规划范围的东南部 (如图13) 。该区地形条件较为复杂, 设计中依谷底而下, 规划疏林草地和田野风情湿地, 过渡到中国传统名俗彩灯展示区。该区依托翠月湖 (如图14) 两侧山地, 规划具有传统川南地方风格的建筑, 在湖中架设景桥, 并设置休憩场地, 形成由桥、溪谷、栈道和彩灯人家等元素构成的具浓郁乡土气息的彩灯民俗世界。

4.5 山岚争辉

山岚争辉主要位于三山之一中间走向的山体, 利用现有地形, 在山上设置布展和休息空间, 在山脊控制线上设置重檐亭, 构成公园视觉焦点, 亭子两边布置2个缓冲场地, 便于布展和休息摄影;在景区东边利用现有地形, 融入大地景观设计理念, 设置开阔宁静的视觉平台——望灯台, 便于平时的观景和灯展时的观灯 (如图15) 。

4.6 灯之风情

灯之风情位于翠月湖谷最上端, 濒临生态湿地。设计中利用现状池塘, 有机结合山凹谷地地貌, 在西面背山设计日韩典型民居建筑, 作为异国灯展交流的基础, 外围景观结合水体, 布置铿锵有力的几何线条场地, 水体东侧布置疏林草地和疏散场地, 营造前卫、刺激的异域景观空间 (如图16) 。

4.7 翠屏塔影

翠屏塔影主要位于西北部、西部、西南部和南部山体, 大部分都在山顶和山坡, 作为整个公园展示区的背景;在景区主轴线最西段布置凝光塔, 作为整个公园的控制点和视觉焦点;景区密林中布置亭子和小场地并用游步道相连, 平时为游客提供幽静的休憩空间, 灯展布展时亦可作为展示场地。整个景区层峦叠翠, 悠悠塔影, 是公园的天然屏障。

5 绿化规划设计原则

5.1 景观性原则

注重植物景观的立面色彩和季相性动态景观的变化。选择树型美观、色叶富有变化的植物, 强调基调树种的作用。在绿化布局上, 以边界带状背景林与成片的植被景观为基础, 以小片的种植为点缀, 并考虑不同季节开花植物的搭配, 使四季有不同的景观。同时, 在种植成片植被时, 进行色叶木的协调与对比, 以形成优美的景观林。

5.2 乡土树种优先的原则

在进行规划设计时, 应充分利用当地的植被资源进行造景, 使植物的生态学特性与当地的立地条件相适应。该园区所在地植物种类丰富, 绿化规划设计选用大量乡土植物作为主栽品种, 形成优美景观的同时也体现地方乡土特色。

5.3 多样性原则

综合运用环境艺术处理手法, 创造出景观层次丰富的特色空间, 形成多样的景观, 如坡地景观、疏林草地景观等。充分考虑物种的生态特性, 合理选配植物种类, 合理配置植物种类, 避免种间直接竞争, 形成结构合理、功能健全、种群丰富的多种生态系统, 共同促进彩灯公园生态环境的良性循环。

5.4 以人为本原则

植物造景规划在保证植物生长的条件下, 要力求为游人提供多种享受服务和布展需求, 如遮荫蔽阳等, 使之可游、可赏、可嗅、可玩、可展, 充分满足游客的多方面需要。

6 小结

民俗文化主题公园荟萃我国民间艺术、民俗风情和民间建筑特色, 集中展示中华民族多姿多彩的民俗文化, 有利于民俗文化的宣传和交流, 促进民族团结, 加强各国人民之间的往来和科技文化交流。同时, 通过民俗文化主题公园这种民俗旅游开发的模式, 可以对已经消失或即将消失的民俗文化收集、整理、再现, 促进民族文化发展, 实现民族文化复兴。正如深圳中华民俗文化村的主题语中所表述的:“让世界认识我们的民族”[3]。同时民俗文化主题公园精心挖掘、提炼本国或者本地区的民俗文化, 吸引对异质文化怀有兴趣的游客, 增进人们之间相互交流和沟通, 激发人们的爱国热情, 促进精神文明建设, 塑造新的城市景观, 提高城市知名度, 增强城市功能, 丰富城市文化内涵[4]。因此, 建立民俗文化主题公园, 对不断探索民俗文化遗产保护和传承是非常有意义的尝试和突破。

摘要：民俗文化主题公园是现代园林景观规划设计的一个新课题, 此类公园能够运用多元化的表现手法将民俗文化遗产的保护、传承和发扬融于一体, 是新时期文化遗产保护和开发中不可多得的物化载体。自贡彩灯公园定位为立足“卧龙景区”, 通过以生态观光和人文休闲为主题的规划, 把生态建设、民俗文化、休闲娱乐融为一体, 打造成一个以“活态文化、重在参与”为核心, 集“休闲、娱乐、观光、赏灯”于一体的西南片区第一、全国著名、世界知名的大型彩灯文化公园。

关键词：民俗文化,主题公园,规划设计,自贡彩灯公园

参考文献

[1]宋丁.中国主题公园发展的价值取向[J].特区经济.2003, (1) :41-44.

[2]华春霞, 贾鸿雁.非物质文化遗产与旅游开发[J].东南大学学报:哲学社会科学版, 2007, (S2) :159-161.

[3]冯维波.主题公园规划设计探索[J].地域研究与开发, 2001, (2) :86-89.

彩灯控制 篇9

1 555定时器

555定时器是一种多用途的数字——模拟混合集成电路, 利用它能极方便地构成施密特触发器、单稳态触发器和多谐振荡器。由于使用灵活、方便, 所以555定时器在波形产生与交换、测量与控制、家用电器、电子玩具等许多领域中都得到了广泛应用。

1.1 555定时器的工作原理

图1是555定时器的原理图, 它含有两个电压比较器, 一个基本RS触发器, 一个放电开关T, 比较器的参考电压由三只5 kΩ的电阻器构成分压, 它们分别使高电平比较器C1同相比较端和低电平比较器C2的反相输入端的参考电平为Vcc2/3和Vcc1/3。C1和C2的输出端控制RS触发器状态和放电管开关状态。当输入信号输入并超过Vcc2/3时, 触发器复位, 555的输出端3脚输出低电平, 同时放电, 开关管导通;当输入信号自2脚输入并低于Vcc1/3时, 触发器置位, 555的3脚输出高电平, 同时放电, 开关管截止。

为复位端, 当其为0时, 555输出低电平。平时该端开路或接Vcc。

Vco为控制电压端 (5脚) , 平时输出Vcc2/3作为比较器A1的参考电平, 当5脚外接一个输入电压, 即改变了比较器的参考电平, 从而实现对输出的另一种控制, 在不接外加电压时, 通常接一个0.01F的电容器到地, 起滤波作用, 以消除外来的干扰, 以确保参考电平的稳定。

T为放电管, 当T导通时, 将给接于脚7的电容器提供低阻放电电路。

1.2 555定时器组成的多谐振荡器

555定时器只需外接几个阻容元件, 就可以构成各种不同用途的脉冲电路, 如多谐振荡器、单稳态触发器以及施密特触发器等。

多谐振荡器又称为无稳态触发器, 它没有稳定的输出状态, 只有两个暂稳态。在电路处于某一暂稳态后, 经过一段时间可以自行触发翻转到另一暂稳态。两个暂稳态自行相互转换而输出一系列矩形波, 多谐振荡器可用作方波发生器。

图2为多谐振荡器的连接电路, 通过这种外接方式可以输出矩形波。

2 自动循环彩灯电路的设计

如图3为自动循环彩灯的原理图, 是由集成芯片74LS175提供四个D触发器、集成芯片7411提供与门、六个510Ω限流电阻、六个发光二极管组成, 时钟脉冲由555组成的多谐振荡器来提供, 需接+5 V直流电源。

工作过程为:当加上+5 V直流电源时, 按下开关, 使得所有的输出Q为0, Q为1, 所有的灯都灭, 当第一个上升沿到来时, 与门输出的1加到D上, 使得Q输出是1, Q是0, 第一个灯亮, 其余全不亮;第二个上升沿到时, 第二个灯亮, 第一个灯及其他全不亮;第三个上升沿到来时, 第三个灯亮, 其余全不亮;第四个上升沿到来时, 只有第四个灯亮;当第五个到来时, 第一个灯又亮, 如此反复循环, 第五个彩灯直接接到555定时器的输出端, 频繁闪烁, 以检验555定时器连接的正确与否, 第六个彩灯直接接到电源端, 为长亮灯, 已确保电源的加入。

3 结语

本文利用555定时器组成的多谐振荡器, 为集成芯片74LS175中的D触发器提供时钟脉冲, 通过7411中与门的反馈作用实现自动循环。

摘要：本文利用555定时器作为基础元件, 通过接入相应的电阻电容得到的多谐振荡器, 作为D触发器的脉冲信号, 设计电路控制彩灯自动循环。

关键词：555定时器,多谐振荡器,自动循环彩灯

参考文献

[1]付植桐, 高建新.电子技术简明教程[M].中国电力出版社, 2009.

[2]阎石.数字电子技术基础[M].北京:高等教育出版社, 2000.