1.广告牌的发展1.1国际研究状况当前，信息化建设在各地蓬勃发展，作为信息发布的终端显示设备，LED(发光二极管)显示屏己经广泛应用于工作和生活的各个方面，主要用于显示文字、图像、动画等。

LED显示屏是20世纪90年代出现的新型平板显示器件，由于其亮度高、画面清晰、色彩鲜艳，使它在公众多媒体显示领域一枝独秀，因此市场空间巨大。

LED显示屏的发展可分为以下几个阶段：第一阶段为1990年到1995年，主要是单色和16级双色图文屏。

用于显示文字和简单图片，主要用在车站、金融证券、银行、邮局等公共场所，作为公共信息显示工具。

第二阶段是1995年到1999年，出现了64级、256级灰度的双基色视频屏。

视频控制技术、图像处理技术、光纤通信技术等的应用将LED显示屏提升到了一个新的台阶。

LED广告牌与传统的萤光灯箱和霓虹灯相比， LED用于广告牌虽然初装价格比较高，但其具有亮度高，寿命长和节能的特点。

一些欧洲，美洲还有东南亚的灯具生产商和广告牌经营者看好这个产品的发展，并正在努力开发相关市场。

1.2国内研究现状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。

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经成为一种时尚。

但目前市场上各式样的LED彩灯控制器大多数用全硬件电路实现，电路结构复杂、功能单一，这样一旦制作成品只能按照固定的模式闪亮，不能根据不同场合、不同时间段的需要来调节亮灯时间、模式、闪烁频率等动态参数。

在中国，LED广告牌产品未来的发展良好，以前在城市的街道看到的广告牌，大多还是传统的灯箱，但是现在我们看到的大多是漂亮的LED广告牌，近几年它的发展速度更是惊人的，相关的LED的生产规模也日益扩大，整个行业都在蓬勃发展。

2.电路各部分原理用555构成的多谐振荡器产生方波脉冲， CD4017计数器输出的顺序脉冲驱动彩色发光二极管发出流水式的循环组合闪烁效果。

并可以根据需要设计出若干种亮灯模式，利用电位器调节亮灯的频率，然后驱动各种颜色的灯亮或灭，还可以根据不同场合和时间来调节亮灯频率和亮灯时间。

2.1单相桥式整流电路整流电路的任务是将交流电变换成直流电。

完成这一任务主要是靠二极管的单向导电作用，因此二极管是构成整流电路的关键元件。

在小功率整流电路中（1kw以下）中，常见的几种整流电路有单相半波、全波、桥式和倍压整流电路。

这里主要研究单相桥式整流电路。

以下分析整流电路时，为简单起见，二极管用理想模型来处理，即正向导通电阻为零，反向电阻为无穷大。

2.1.1 工作原理单相桥式整流电路是最基本的将交流转换为直流的电路，是工程上最常用的单相整流电路。

电路如图2.1所示，图中电源变压器的作用是将交流电网电压变成整流电路要求的交流电压，R L是要求直流供电的负载电阻，四只整流二极管D1～D4接成电桥的形式，故有桥式整流电路之称。

图2.1 单相桥式整流电路及其简化画法整流电路在工作时，电路中的四只二极管都是作为开关运用，根据图2.1的电路可知：当正半周时，二极管D1、D3导通（D2、D4截止），在负载电阻上得到正弦波的正半周；当负半周时，二极管D2、D4导通（D1、D3截止），在负载电阻上得到正弦波的负半周。

在负载电阻上正、负半周经过合成，得到的是同一个方向的单向脉动电压。

单相桥式整流电路的电流与电压波形见图2.2。

2.1.2参数计算根据图2.2可知，输出电压是单相脉动电压，通常用它的平均值与直流电压等效。

其输出平均电压为(2-1)图2.2 单相桥式整流电路的电流与电压波形流过负载的平均电流为（2-2）流过二极管的平均电流为（2-3）二极管所承受的最大反向电压（2-4）流过负载的脉动电压中包含有直流分量和交流分量，可将脉动电压做傅里叶分析，此时谐波分量中的二次谐波幅度最大。

脉动系数S定义为二次谐波的幅值与平均值的比值。

（2-5）（2-6）2.2 滤波电路滤波电路用于滤去整流输出电压中的纹波，一般由电抗元件组成，如在负载电阻两端并联电容器C，或与负载串联电感器L以及由电容、电感组合而成的各种复式滤波电路。

2.2.1电容滤波电路图2.3为单相桥式整流、电容滤波电路。

在分析电容滤波电路时，要特别注意电容对整流元件导电的影响，整流元件只有受正向电压作用时才导通，否则便器两端电压vc截止。

图2.3 滤波电路的基本形式（a）C型滤波电路（b）倒L型滤波电路（c）П型滤波电路图2.4 桥式整流、电容滤波电路2.2.2电容滤波电路的特点：1. 二极管的导通角θ<Л,流过二极管的瞬时电流很大。

2. 负载平均电压V L升高，纹波（交流成分）减小，且R L C 越大，电容放电速率越慢(放电时间常数为T d=R L C)，负载平均电压越高。

为得到平滑的负载电压，一般取T d=R L C≥（3～5）T/2。

(T为电源交流电压的周期)3. 负载直流电压随负载电流增加而减小。

V L随I L的变化关系称为输出特性或外特性，如下图。

电容滤波电路的负载电压V L与V2的关系为V L=(1.1～1.2) V2。

图2.5 纯电阻R L和具有电容滤波的桥式整流电路的输出特性总之，电容滤波电路简单，负载直流电压V L较高，纹波也较小，它的缺点是输出特性较差，故适用于负载电压较高，负载变动不大的场合。

2.3 串联反馈式稳压电路2.3.1 质量指标稳压电源的技术指标分为两种：一种是特性指标，包括允许的输入电压、输出电压、输出电流及输出电压调节范围等；另一种是质量指标，用来衡量输出直流电压的稳定程度，包括稳压系数、输出电阻、温度系数及纹波电压等。

2.3.2 工作原理图2.6是串联反馈式稳压电路的一般结构图，图中VI是整流滤波电路的输出电压，T为调整管，A为比较放大电路，VREF 为基准电压，它由稳压管DZ与限流电阻R串联所构成的简单稳压电路获得，R1与R2组成反馈网络，是用来反映输出电压变化的取样环节。

图2.6 串联反馈式稳压电路一般结构图这种稳压电路的主回路是起调整作用的BJT T与负载串联，故称为串联式稳压电路。

输出电压的变化量由反馈网络取样经放大电路（A）放大后去控制调整管T的c-e极间的电压降，从而达到稳定输出电压VO 的目的。

稳压原理可简述如下：当输入电压VI增加（或负载电流IO 减小）时，导致输出电压VO增加，随之反馈电压VF=R2VO/（R1+R2）=FVVO也增加（FV 为反馈系数）。

VF与基准电压VREF相比较，其差值电压经比较放大电路放大后使VB和IC 减小，调整管T的c-e极间电压VCE增大，使VO下降，从而维持VO基本恒定。

同理，当输入电压VI减小（或负载电流IO增加）时，亦将使输出电压基本保持不变。

从反馈放大电路的角度来看，这种电路属于电压串联负反馈电路。

调整管T连接成电压跟随器。

因而可得（2-7）或（2-8）式中AV 是比较放大电路的电压增益，是考虑了所带负载的影响，与开环增益AVO不同。

在深度负反馈条件下，时，可得（2-9）上式表明，输出电压VO 与基准电压VREF近似成正比，与反馈系数FV成反比。

当VREF及FV 已定时，VO也就确定了，因此它是设计稳压电路的基本关系式。

值得注意的是，调整管T的调整作用是依靠VF和VREF之间的偏差来实现的，必须有偏差才能调整。

如果VO 绝对不变，调整管的VCE也绝对不变，那么电路也就不能起调整作用了。

所以VO不可能达到绝对稳定，只能是基本稳定。

因此，图2.6所示的系统是一个闭环有差调整系统。

由以上分析可知，当反馈越深时，调整作用越强，输出电压VO也越稳定，电路的稳压系数g和输出电阻Ro也越小。

目前，电子设备中常使用输出电压固定的集成稳压器。

由于它只有输入、输出和公共引出端，故称之为三端式稳压器。

这类集成稳压器的外形图如图2.7所示。

图2.7三端式稳压器78××系列输出为正电压，输出电流可达1A，如78L××系列和78M××系列的输出电流分别为0.1A和0.5A。

它们的输出电压分别为5V、6V、9V、12V、15V、18V和24V等7档。

和78××系列对应的有79××系列，它输出为负电压，如79M12表示输出电压为–12V 和输出电流为0.5A。

2.4 555电路工作原理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定时器在波形的产生与变换、测量与控制、家用电器、电子玩具等许多领域中都得到了应用。

图2.8 555管脚图正因为如此，自从Signetics公司于1972年推出这种产品以后，国际上各主要的电子器件公司也都相继地生产了各自的555定时器产品。

尽管产品型号繁多，但所有双极型产品型号最后的3位数码都是555，所有CMOS产品型号最后4位数码都是7555。

而且，它们的功能和外部引脚的排列完全相同。

为了提高集成度，随后又生产了双定时器产品556（双极型）和7556（CMOS型）。

2.4.1 555定时器的电路结构与功能如图2.9是国产双极型定时器CB555的电路结构图。

它由比较器C1和C2、SR锁存器和集电极开路的放电三极管T D三部分组成。

V I1是比较器C1的输入端（也称阈值端，用TH标注），V I2是比较器C2的输入端（也称触发端，用TR’标注）。

C1和C2的参考电压（电压比较的基准）V R1和V R2由V cc经三个5欧姆电阻分压给出。

在控制电压输入端V co悬空时，V R1=2V cc/3, V R2=V cc/3。

如果V co 外接固定电压，则V R1=V co，V R2=V co/2。

R D’是置零输入端。

只要在R D’端加上低电平，输出端v o便立即被置成低电平，不受其他输入端状态的影响。

正常工作时必须使R D处于高电平。

图中的数码1~8为器件引脚的编号。

图2.9 CB555的电路结构图由图2.9可知，当v I2> V R1、v I2> V R2时，比较器C1的输出v c1=0、比较器C2的输出v c2=1，SR锁存器被置0，T D导通，同时v o为低电平。

当v I1<V R1、v I2> V R2时，v c1=1、v c2=1,锁存器的状态保持不变，因而T D和输出的状态也维持不变。

当v I1< V R1、v I2< V R2时，v c1=1、v c2=0,故锁存器被置1，v o为高电平，同时T D截止。

当v I1> V R1、v I2< V R2时，v c1=0、v c2=0,锁存器处于Q=Q’=1的状态，v o处于高电平，同时Td截止。