本彩灯控制器可以控制五路彩灯逐行递增点亮，再逐行递减熄灭；将一定数量的彩色灯组合联接，便能在平面上营造出绚丽多彩的视觉效果。控制器采用数字集成块，外围元器件少、电路结构简单，只要元器件完好、装接无误，装配后无需调试即可正常工作。
二维彩灯控制器的电路如图 1 所示，主要由非门 IC1（CD4069）、计数/时序分配电路 IC2（CD4017）、模拟电子开关 IC3（CD4066）及 D 触发器 IC4（CD40174）等组成。
CD4069 的逻辑功能及引脚如图 2a 所示，其中非门 F1、F2 分别与外接电阻 R2、R3 和电容 C4 构成多谐振荡器，产生约 3Hz 的脉冲方波，分别作为 CD4017 的计数脉冲和 CD40174 的移位脉冲。R3、C4 是振荡定时元件，调节这两个元件可以改变振荡信号频率，从而控制彩灯色彩的流动速度，呈现出各种不同的视觉效果。另外，CD4069 的非门 3 还用作 CD40174 复位信号的倒相器。
CD4069 是 CMOS 数字集成电路，属于高输入阻抗器件，容易受到外界干扰而造成逻辑混乱，或因感应静电击穿场效应管栅极。虽然器件内部输入端设置了保护电路，但它们吸收瞬变能量的能力有限，过大的瞬变信号和过高的静电电压会使保护电路失去作用。因此，CD4069 中未使用的非门 F4、F5、F6 的输入端 9、11、13 脚均接到 Vss 接地端，以作保护。
CD4069 多谐振荡器输出端 4 脚送出的脉冲串，一路直接送入 CD4017 的计数脉冲输入端 14 脚。CD4017 是十进制计数/时序分配器，用于产生 CD4066 模拟开关切换的控制信号，其引脚功能如图 2b 所示。Cr 为复位端，当 Cr 端输入高电平时计数器置零。CD4017 具有自动启动功能，即在电路进入无效状态时，在计数脉冲作用下，最多经过两个时钟周期就能回到正常循环圈，因此本控制器未为 CD4017 设置加电复位电路。Co 为进位输出端，当计数满 10 个时钟脉冲时输出一个正脉冲。CD4017 有 CL 和 EN 两个计数输入端：CL 端为脉冲上升沿触发端，若计数脉冲从 CL 端输入，则 EN 端应接低电平；EN 端为脉冲下降沿触发端，若计数脉冲从 EN 端输入，则 CL 端应接高电平，否则禁止输入计数脉冲。取自 CD4069 的计数脉冲从 CL 端 14 脚输入，故 EN 端 13 脚接地。Y0～Y9 为计数器的十个输出端，送出的脉冲方波通过隔离二极管 VD3～VD12 连接成两路控制信号，加到模拟开关 CD4066。
当第一个计数脉冲到来时，CD4017 内电路翻转，3 脚 Y0 呈高电平，经二极管 VD5 加到 CD4066 的 12 脚。CD4066 是双向模拟开关，其引脚功能如图 2c 所示，内部含有 A、B、C、D 四个独立的模拟开关，本控制器使用了其中 B、D 两个开关。每个开关都有一个输入端和一个输出端，两端可以互换使用。B 开关的输入端 11 脚与电源相连、接入高电平；D 开关的输出端 8 脚接地；由于两个开关接成串联形式，B 开关的输出端 10 脚与 D 开关的输入端 9 脚相连，作为高、低电平的切换点。另外，CD4066 的 12 脚和 6 脚分别为开关 B、D 的选通端：输入高电平时开关闭合，输入低电平时开关断开。开关 B 在选通端 12 脚输入高电平的作用下接通 11 脚和 10 脚，10 脚变为高电平。与此同时，CD4017 其余各输出端 Y1～Y9 均为低电平，于是 CD4066 开关 D 的选通端也为低电平，开关 D 关断，不影响 10 脚的电平状态。
CD4066 的 10 脚输出的高电平信号直接送入 D 触发器 CD40174 的串行输入端 3 脚。CD40174 内部含有 6 个 D 型触发器（如图 2d 所示），本控制器将其中的 5 个连接成串行输入、并行输出的五位移位寄存器，其中 D6 为最高位触发器、D2 为最低位触发器（D1 未用），依次排列。每个触发器都有各自的输入端和输出端，高一位触发器的输出端 Q 与低一位触发器的输入端 D 相接，只有最高位触发器 D6 的输入端 CD40174 的 3 脚接收脉冲信号。CD40174 的 2、4 脚，5、6 脚，7、11 脚，10、13 脚，12、14 脚分别为各相邻触发器输入端和输出端的连接点，作为五位寄存器的并行输出端。各触发器的复位端连在一起，作为寄存器的总清零端。寄存器工作前低电平复位有效，工作开始后复位信号应跳变为高电平，并在工作期间一直保持。复位信号由电容器 C3、电阻器 R4 及 CD4069 非门 3 构成的复位电路提供：接通电源瞬间，电源电压经 C3、R4 微分成正脉冲，经非门 F3 倒相后从 CD4069 的 6 脚输出，送入 CD40174 复位端 1 脚，完成寄存器工作前的置零。随时间延续，C3 充电结束，其负极端形成一个稳定的低电平，经 F3 倒相后满足寄存器工作期间的需要。各触发器的时钟脉冲输入端也连接在一起，作为寄存器的移位脉冲输入端。
移位脉冲取自 CD4069 4 脚的脉冲串，从 CD40174 的 9 脚输入。在第 1 个移位脉冲上升沿，CD40174 3 脚输入的高电平信号移入触发器 D6，寄存器输出状态由初始的“00000”变为“10000”，CD40174 的 2、4 脚呈高电平。此高电平经隔离电阻 R11 加到三极管 VT1 放大后由其发射极输出，送入双向晶闸管 VS1 的控制极，驱动 VS1 导通，第Ⅰ路彩灯便因电流回路形成而被点亮。与此同时，寄存器其余四个输出端均为低电平，双向晶闸管 VS2～VS5 无驱动信号而阻断，其控制的四路彩灯Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ不亮。
当第二个计数脉冲到来时，CD4017 计数输出端 Y1 呈高电平，从其 2 脚输出，经二极管 VD4 加到 CD4066 的 12 脚，保持开关 B 接通，从而维持 CD40174 3 脚串行输入端的高电平状态。在第二个移位脉冲作用下，寄存器输出状态由“10000”变为“11000”，CD40174 的 2、4 脚，5、6 脚呈高电平，经三极管 VT1、VT2 放大，驱动晶闸管 VS1、VS2 导通。这样在保持第Ⅰ路彩灯点亮的同时，第Ⅱ路彩灯相继被点亮，其余三路彩灯仍为熄灭状态。
当第三个计数脉冲到来时，CD4017 计数输出端 Y2 呈高电平，从其 4 脚输出，经二极管 VD6 加到 CD4066 的 12 脚，开关 B 继续接通，继续维持 CD40174 3 脚的高电平。第三个移位脉冲使寄存器输出状态由“11000”变为“11100”，CD40174 的 2、4 脚，5、6 脚，7、11 脚同时呈高电平，经三极管 VT1、VT2、VT3 驱动晶闸管 VS1、VS2、VS3 导通。第Ⅰ、Ⅱ路彩灯继续点亮，第Ⅲ路彩灯也被点亮。
同理，当第四、五个计数脉冲到来时，CD4017 计数输出端 Y3、Y4 依次呈高电平，CD4066 保持开关 B 接通，CD40174 3 脚维持高电平状态。第四、五个移位脉冲使寄存器输出状态依次变为“11110”和“11111”，晶闸管在控制点亮前三路彩灯的基础上又依次点亮了第Ⅳ、Ⅴ路彩灯。由此可见，五路彩灯是按逐行递增的方式点亮的。
当第六个计数脉冲到来时，CD4017 计数输出端 Y5 呈高电平，从其 1 脚输出，经二极管 VD3 加到 CD4066 开关 D 的选通端 6 脚，接通 8 脚和 9 脚，使 9 脚接地。同时，CD4017 其余计数输出端均为低电平，CD4066 开关 B 因而关断，防止电源被接通的开关 D 短路。由于 CD40174 3 脚与 CD4066 9 脚直接相连，CD40174 寄存器的串行输入端变为低电平。在第六个移位脉冲作用下，寄存器输出状态由“11111”变为“01111”，CD40174 的 2、4 脚输出低电平，三极管 VT1 截止。晶闸管 VS1 失去触发信号，在交流电源过零瞬间自行阻断，第Ⅰ路彩灯熄灭；而寄存器其余四路输出端的高电平，通过 VT2、VT3、VT4、VT5 和 VS2、VS3、VS4、VS5 继续控制第Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ四路彩灯点亮。
当第七个计数脉冲到来时，CD4017 计数输出端 Y6 呈高电平，从其 5 脚输出，经二极管 VD7 加到 CD4066 的 6 脚，保持 9 脚接地，以维持 CD40174 寄存器串行输入端的低电平。第七个移位脉冲使寄存器输出状态由“01111”变为“00111”，CD40174 的 2、4 脚，5、6 脚同时输出低电平，三极管 VT1、VT2 截止。晶闸管 VS1 因无触发信号维持阻断；VS2 因失去触发信号在交流电源过零瞬间阻断。第Ⅰ、Ⅱ路彩灯熄灭，而寄存器其余三路输出的高电平依然控制第Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ三路彩灯点亮。
同理，当第八、九、十个计数脉冲到来时，CD4017 计数输出端 Y7、Y8、Y9 依次输出的高电平控制 CD4066 开关 D 接通，维持 CD40174 寄存器串行输入端的低电平。当寄存器移位脉冲输入端依次收到第八、九、十个脉冲时，寄存器输出状态依次变为“00011”、“00001”、“00000”，第 3、4、5 位的低电平控制晶闸管 VS3、VS4、VS5 依次阻断，于是在第Ⅰ、Ⅱ路彩灯熄灭的情况下，第Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ三路彩灯依次熄灭。这说明五路彩灯是按逐行递减的方式熄灭的。
当计数器 CD4017 计数满 10 个脉冲时，其进位端 12 脚输出一个正脉冲，直接反馈到复位端 15 脚，使计数器复位，然后开始下一轮计数，彩灯便周而复始地循环工作。
电路中的电阻器 R1、电容器 C1、C2、二极管 VD1、VD2 组成电源电路：AC220V 市电通过电源电路的降压、整流、滤波及稳压处理，转换成比较稳定的 DC12V 低压，为各晶体管和集成电路提供工作电压。
