电子技术课程设计：流水灯的设计

-0-电子技术课程设计报告——流水灯的设计作品40%报告20%答辩20%平时20%总分100%设计题目：流水灯的设计班级学号：080601113**学生姓名：Jenly_C今天，我？电子技术课程设计：流水灯的设计-1-目录1、预备知识........................................-5-1.1NE555电路及应用…………………………………………………-5-1.1.1定时电路NE555简介…………………………………………………………-5-1.1.2NE555的特点…………………………………………………………………-5-1.1.3NE555基本应用电路(定时器)………………………………………………-5-1.2CD40110芯片…………………………………………………………-5-1.3脉冲分配器CD4017…………………………………………………-5-1.3.1CD4017引脚属性……………………………………………………………-4-1.3.2CD4017的逻辑功能…………………………………………………………-5-1.3.3CD4017的内部结构…………………………………………………………-5-2、课程设计题目：流水灯的设计......................-5-2.1设计框图………………………………………………………………-5-3、课程设计目的及基本要求...........................-7-3.1设计目的………………………………………………………………-5-3.2基本要求………………………………………………………………-5-4原理图及原理说明..................................-9-4.1功能模块电路原理图…………………………………………………-5-4.2模块工作原理说明……………………………………………………-5-4.2.1555部分……………………………………………………………………-9-4.2.2CD4017部分………………………………………………………………-10-4.2.3CD40110部分………………………………………………………………-11-5、课程设计中涉及的实验仪器、工具以及调试..........-12-5.1实验仪器和工具………………………………………………………-5-5.2组装电路及调试………………………………………………………-5-6、课程设计心得体会................................-13-7、参考文献........................................-14-附录一:原理图和布线图..............................-15-附录二：实物图.....................................-16-附录三：元器件清单.................................-17-电子技术课程设计：流水灯的设计-2-1、预备知识1.1NE555电路及应用NE555(TimerIC)大约在1971年由SigneticsCorporation发布，在当时是唯一非常快速且商业化的TimerIC，在往后的30年来非常普遍被使用，且延伸出许多的应用电路，尽管近年来CMOS技术版本的TimerIC如MOTOROlA的MC1455己被大量的使用，但原规格的NE555依然正常的在市场上供应，尽管新版IC在功能上有部份的改善，但其脚位劲能并没变化，所以到目前都可直接的代用。1.1.1定时电路NE555简介NE555是属于555系列的计时IC的其中的一种型号，555系列IC的接脚功能及运用都是相容的，只是型号不同的因其价格不同其稳定度、省电、可产生的振荡频率也不大相同;而555是一个用途很广且相当普遍的计时IC，只需少数的电阻和电容，便可产生数位电路所需的各种不同频率之脉波讯号。1.1.2NE555的特点1.只需简单的电阻器、电容器，即可完成特定的振荡延时作用。其延时范围极广，可由几微秒至几小时之久。2.它的操作电源范围极大，可与πL，CMOS等逻辑闸配合，也就是它的输出准位及输入触发准位，均能与这些逻辑系列的高、低态组合。3.其输出端的供给电流大，可直接推动多种自动控制的负载。4.它的计时精确度高、温度稳定度佳，且价格便宜。1.1.3NE555基本应用电路(定时器)555定时器的内部电路框图电子技术课程设计：流水灯的设计-3-555逻辑符号和管脚排列定时器由一块时基集成电路NE555和C1、C2、R1、R2等组成(其中C1为延时充电电容，C2为抗干扰隔离电容，R1、R2为延时充电电阻，而R2又为放电电阻)。通电后，困电容C1两端电压不能突变，2脚的电压为低电平，集成块NE555的内部触发器被置位，3脚输出高电平。同时，由于电源经电阻阳和R2向C2充电，使6脚和2脚的电压不断提高，当电位上升到VCC的消时，集成块NE555的内部触发器被复位，3脚的输出电压翻转为低电平。同时集成块NE555内部的放电管导通，即7脚通过内部的放电管和1脚相通，C2上储存的电荷就通过R2、7脚放电，使6脚和2脚的电压不断下降，当电位降低到VCC的1β时，集成块NE555的内部触发器被置位。同时集成块NE555内部的放电管截止，7脚被悬空，电源又通过R1、R2向C2充电，使6脚和2脚的电压不断提高……如此，周而复始，形成振荡。输出端的高电平维持时间取决于电容口的充电时间常数，输出端的低电平维持时间取决于电容C2的放电时间常数。由于R2二呈阳，故可以认为f放句f充，目的是减小彩灯熄亮交替的时间间隔的差异。如用作其他情况，需要调整R1、R2、C2的参数。综上分析，3脚始终处于高电平和低电平的二进制变化状态，故此电路又称为无稳电路。当555定时器组成自激多谐振荡器时，输出的矩形脉冲的周期为:T=0.7*(R1+R2)*C。高电平暂稳态的持续时间为:T1=0.7(R1+R2);低电平的暂稳态持续时间为:T2=0.7R2*C。占空比:q%=Rl/（R1+R2）电子技术课程设计：流水灯的设计-4-1.2CD40110芯片选择CD40110芯片作为此电路的核心器件：CD40110是CMOS系列十进制加减计数/锁存/译码/驱动器，其引脚和框图分别如图4、图5所示。其中：TE为计数控制脉冲输入端，低电平有效；LE为锁存控制脉冲输入端，低电平透明，高电平锁存数据；R为清零输入端，高电平有效；a~g为锁存器内的数据经译码/驱动后的输出端，可直接驱动共阴数码管，适时跟踪锁存器的内容；Co和Bo分别为进位和借位脉冲输出端，CPU和CPD分别为加法和减法计数脉冲输入端。CD40110引脚图CD40110内部结构图1.3、脉冲分配器C040171.3.1CD4017引脚属性电子技术课程设计：流水灯的设计-5-1.3.2CD4017的逻辑功能当复位端R加上高电平和正脉冲时，除输出端Q0为高电平1外，其余输出端即Q1~Q9均输出低电平0。当时钟输入端EN接地时，CP端对输入时钟脉冲的上升沿计数;当时钟输入CP接高电平时，EN端则对时钟脉冲的下降沿计数，设置这两个输入端是为了级连时更加方便Q0~Q910个输出端的输出状态分别与输入的时钟脉冲个数相对应。例如，如果计数从0开始，则输入第1个时钟脉冲时，Q1就变为高电平;输入第2个时钟脉冲时，Q2为高电平，以此类推，直至输入第10个脉冲，就回复到QO为商电平.同时进位端CO就输出1个进位脉冲，作为下一级计数器的时钟信号。R为复位端输入，也称消零端，当R输入高电平时，咆路复位，即输出端QO为高电平，Q1~Q9为低电平。1.3.3CD4017的内部结构电子技术课程设计：流水灯的设计-6-2、课程设计题目：流水灯的设计2.1设计框图（1）基本原理设计框图如下图所示（2）设计的多功能流水灯原理电路图如上图所示。原理电路图由振荡电路、译码电路和光源电路三部分组成。在设计电路时，本次选用的脉冲发生器是由NE555与R2、R3及C3组成的多谐振荡器组成。主要是为灯光流动控制器提供流动控制的脉冲，灯光的流动速度可以通过电位器RP进行调节。由于RP的阻值较大，所以有较大的速度调节范围。灯光流动控制器由一个十进制计数脉冲分配器CD4017和若干电阻组成。（3）CD4017的CP端受脉冲发生器输出脉冲的控制，其输出端(Q0~Q9)将输入脉冲按输入顺序依次分配。输出控制的脉冲，其输出控制脉冲的速度由脉冲发生器输出的脉冲频率决定。电阻与CD4017的10个输出端Q0~Q9相连，当Q0~Q9依次输出控制脉冲时10个发光二极管按照接通回路的顺序依次发光，形成流动发光状态，即实现正向流水和逆向流水的功能。电子技术课程设计：流水灯的设计-7-3、课程设计目的及基本要求3.1设计目的学习了一个学期的《数字电子技术》课程，这次的课程设计主要综合了解与运用所学的知识，通过这次课程设计来检查这一学期的学习状况。通过制作来了解流水灯控制系统，了解译码器、计数器、寄存器芯片的作用。流水灯控制系统主要是实现灯的流转的控制。在现代化的大城市中，一些活动对装饰品的需求越来越高，在每一个活动几乎都需要有一个好看的流水灯吸引大家的眼光，这就需要一个方便、自动的系统对流水灯的转化进行管理。本次的设计就是基于此目的进行的。3.2基本要求：设计一个流水灯控制电路：1.先用LM555与C2、R8和R9组成多谐震荡器，完成后用示波器检测振荡器的输出波形，若输出正确的方波时进行下面步骤。2用CD4022及若干电阻按原理图焊接组成计数电路。3按原理图用相应器件制作降压整流电路，其后与LED二极管连接成整体。4.将三种电路按顺序组成整体。5.在焊接完成后要认真检查电路板确保无误，然后进行测验，接入+5V电压后观察灯的亮灭情况，正确结果应该是流水灯依次亮。如果结果错误，应重新检查电路板，电路及焊接情况直至结果正确。电子技术课程设计：流水灯的设计-8-6.随着电子技术的快速发展尤其是数字技术的突飞猛进，多功能流水灯凭着简易，高效，稳定等特点得到普遍的应用。在各种娱乐场所、店铺门面装饰、家居装潢、城市墙壁更是随处可见，与此同时，还有一些城市采用不同的流水灯打造属于自己的城市文明，塑造自己的城市魅力。目前，多功能流水灯的种类已有数十种，如家居装饰灯、店铺招牌灯等等。所以，多功能流水灯的设计具有相当的代表性。7.多功能流水灯，就是要具有一定的变化各种因案的功能，主要考察了数字电路中一些编码译码、计数器原理，555定时器构成时基电路，给其他的电路提供时序，脉冲，设计过程中需要了解相关芯片(NE555、CD4017)的具体功能，引脚图，真值表，认真布局，在连接过程中更要细致耐心。注：在制作过程中首先要注意各器件在电路板的位置安排布局，及各器件的选择，要仔细观察各器件的标号及数值，确保器件的使用正确及芯片的引脚正确连接。其次，焊接时应认真，仔细，避免损坏器件。还要注意焊点的光滑，熟练掌握焊接能力。在焊接电线时要注意安全及电线的长度以致焊接美观。电子技术课程设计：流水灯的设计-9-4原理图及原理说明4.1功能模块电路原理图原理图4.2模块工作原理说明4.2.1555部分555定时器电子技术课程设计：流水灯的设计-10-NE555：NE555是属于555系列的计时IC的其中的一种型号，555系列IC的接脚功能及运用都是相容的，只是型号不同的因其价格不同其稳定度、省电、可产生的振荡频率也不大相同；而555是一个用途很广且相当普遍的计时IC，只需少数的电阻和电容，便可产生数位电路所需的各种不同频率之脉波讯号。555定时器周期计算：——TR触发TH阈值—R复位DIS放电端OUT输出Vcc31Vcc32H导通LVcc31Vcc32H原状态Vcc31×H截止H××L导通L555定时器控制功能表4.2.2CD4017部分CD4017电子技术课程设计：流水灯的设计-11-4.2.3CD40110部分CD40110第