彩灯控制器用来使彩灯按照一定的形式和规律闪亮，起到烘托节日氛围、吸引公众注意力的作用。彩灯控制器多种多样，笔者设计的这台彩灯控制器主要功能是：（1）可以控制8路彩灯或彩灯串；（2）既可以向左（逆时针）移动，也可以向右（顺时针）移动，还可以左右交替移动；（3）起始状态可以预置；（4）移动速度和左右交替速度均可调节；（5）控制电路与负载（使用交流220V市电的彩灯）完全隔离。
一、电路图整体分析
图1为彩灯控制器电路图，主要元器件均采用CMOS数字电路，驱动部分采用交流固态继电器，因此具有电路简洁、工作可靠、控制形式多样、使用安全方便的特点。下面着重分析其电路图。
1. 电路功能与结构组成
整机电路包括以下功能单元：（1）整机的核心是IC1和IC2级联组成的8位双向移位寄存器，控制8路彩灯依一定规律闪亮。（2）S1、S2、SB组成预置数控制电路，控制8位移存器的初始状态，即8路彩灯的起始状态。（3）D5、D6等组成时钟振荡器，为移位寄存器提供工作时钟脉冲。（4）D3、D4、S3等组成移动方向控制电路，控制移位寄存器作左移、右移或左右交替移动。（5）VT1～VT8以及SSR1～SSR8组成8路驱动执行电路，在移位寄存器输出信号的控制下，驱动8路彩灯H1～H8分别点亮或熄灭。（6）T、UR、IC3等组成电源电路，为控制电路提供+6V工作电源。图2为整机方框图。可见，图1所示电路图的信号处理流程为从左到右，直流电源供电方向为从右到左，与电路图的一般画法一致。
2. 整机简要工作原理
IC1和IC2级联组成8位双向移位寄存器，在D5、D6产生的时钟脉冲CP的作用下作循环移位运动。双向移存器的8个输出端Q1～Q8分别经缓冲晶体管VT1～VT8控制8个交流固态继电器SSR1～SSR8。当某Q端为“1”时，与该Q端对应的SSR接通相应彩灯H的220V市电，使其点亮。当某Q端为“0”时，对应的SSR切断相应彩灯H的电源而使其熄灭。由于Q1～Q8的状态在CP作用下不停地移位，所以点亮的彩灯便在H1～H8中循环流动起来。
双向移存器移动的方向由S3控制，可以选择“左移”、“右移”或“左右交替”。
双向移存器的初始状态由S1和S2预置，预置好后按一下SB将预置数输入，其输出端Q1～Q8的状态（也就是彩灯H1～H8点亮的情况）即等于预置数，而后在CP的作用下移动。
交流220V市电经电源变压器T降压、全桥UR整流、集成稳压电路IC3稳压后，输出+6V电压作为整机控制电路的工作电源。
二、主要单元电路分析
1. 双向移位寄存器
IC1、IC2均采用4位双向通用移位寄存器集成电路CC40194，其功能较强，既可以左移，也可以右移；既可以串行输入，也可以并行输入；既可以串行输出，也可以并行输出。CC40194具有4个输出端Q1～Q4；具有4个并行数据输入端P1～P4、1个左移串行数据输入端D\(_{L}\)和1个右移串行数据输入端D\(_{R}\)；还具有2个状态控制端ST1和ST2，如图3所示。当两状态控制端ST1ST2=“01”时，移存器左移；当ST1ST2=“10”时，移存器右移；当ST1ST2=“11”时，预置数并行输入移存器。
将两片CC40194级联即可组成8位双向移位寄存器，如图1所示，IC1的第一位输出端（Q1）接IC2的左移串行数据输入端D\(_{L}\)，IC1的第四位输出端（Q4）接IC2的右移串行数据输入端D\(_{R}\)，IC2的第一位输出端（Q5）接IC1的左移串行数据输入端D\(_{L}\)，IC2的第四位输出端（Q8）接IC1的右移串行数据输入端D\(_{R}\)；两片CC40194的CP、ST1和ST2并联即可。右移时，数据按Q1→Q2→Q3→Q4→Q5→Q6→Q7→Q8的方向移动，Q8的信号又经右移串行数据输入端D\(_{R}\)输入到Q1，形成循环。左移时，数据按Q8→Q7→Q6→Q5→Q4→Q3→Q2→Q1的方向移动，Q1的信号又经左移串行数据输入端D\(_{L}\)输入到Q8，形成循环。
2. 预置数控制电路
由两个4位地址开关S1、S2和按钮开关SB等组成，用于设置移存器的初始状态，即彩灯的起始状态。每个地址开关中包含4只开关，图1中的接法，开关闭合时为“1”，开关断开时为“0”，可根据要求设置。移存器的两个状态控制端ST1、ST2分别由或门D1、D2控制。当按下预置数按钮开关SB时，“1”电平（+6V）加至D1、D2输入端，D1、D2输出均为“1”，使ST1ST2=“11”，设置好的预置数并行进入移存器，如图4所示。例如，设置P1～P8为“11100110”，按下SB时，Q1～Q8便成为“11100110”，H1、H2、H3、H6、H7亮，H4、H5、H8灭。当松开SB时，ST1ST2≠“11”，移存器便在CP作用下使预置状态移动。
3. 移动方向控制电路
前面已介绍，移存器移动方向由ST1、ST2的状态决定。为了实现左右交替移动，电路中设计了一个由反相器D3、D4等组成的超低频多谐振荡器，并由选择开关S3控制。当S3将D3输入端接地时，多谐振荡器停振，使ST1ST2为“10”，移存器右移，如图5（a）所示。当S3将D3输入端接+6V时，多谐振荡器仍停振，但不同的是ST1ST2为“01”，移存器左移，如图5（b）所示。当S3悬空时，多谐振荡器起振，使ST1ST2在“01”和“10”之间来回变化，移存器便左移与右移交替进行。D3、D4的输出端分别经或门D1、D2至ST1、ST2端，当SB按下时，D1、D2输出均为“1”，此时为预置数输入。
关于多谐振荡器的电路分析，本专栏前几期已介绍过，可参阅。C3、C4为两电解电容器反向串联，等效为一个无极性电容器。电位器RP1用于调节振荡周期、改变左右移动的交替时间，图1电路中，交替时间可在2.5～7.5s范围内选择。
4. 移动速度控制电路
双向移存器在时钟脉冲CP作用下工作，时钟频率的高低决定了移存器的移动速度。时钟脉冲由反相器D5、D6组成的多谐振荡器产生，调节RP2可使振荡周期在150～670ms（即振荡频率为
6.5～1.5Hz）范围内变化。RP2阻值越大，振荡周期越长，移存器移动速度越慢。
5. 交流固态继电器驱动电路
执行电路采用8路交流固态继电器SSR，分别控制8路彩灯或彩灯串。交流固态继电器内部采用光电耦合器传递控制信号、双向晶闸管作为控制元件（如图6所示），具有完全的电隔离性能。以第一路为例：当Q1=“1”时，经R1使缓冲晶体管VT1导通，+6V控制电压加至SSR1输入端，SSR1两输出端间导通，彩灯H1亮。当Q1=“0”时，VT1截止，SSR1因无控制电压其两输出端间亦截止，彩灯H1灭。由于采用交流固态继电器驱动彩灯，使得控制电路与交流220V市电完全隔离，十分安全；同时，彩灯控制器接交流220V市电的两接线端不必区分相线与零线，使用方便。
三、制作调试要点
各元器件如图1所示，无特殊要求。焊接CMOS集成电路时间不宜长，且电烙铁应接地，以防损坏。交流固态继电器SSR控制的每一路彩灯H，可以是若干个灯泡，也可以是若干串彩灯，但其功率应在600W以内。如需增大功率，应改用控制电流更大的交流固态继电器。本电路无须调试即可正常工作。
（门宏）