九路自動(dòng)循環(huán)燈電路內(nèi)容

1、 一引言 數(shù)字電路是一門(mén)理論性強(qiáng)、工程應(yīng)用廣的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程。為了訓(xùn)練讀者對(duì)數(shù)字電路及系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試的實(shí)際動(dòng)手能力，特在數(shù)字電路課程中設(shè)置了課程設(shè)計(jì)這一重要的實(shí)踐環(huán)節(jié)，以便在實(shí)踐中掌握數(shù)字系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法。      數(shù)字邏輯 (電路)課程設(shè)計(jì)的目的 通過(guò)完成本章所列的一些設(shè)計(jì)任務(wù)，掌握基于可編程器件的EDA技術(shù)，學(xué)習(xí)Max+plusII軟件開(kāi)發(fā)工具，明確數(shù)字系統(tǒng)的概念與設(shè)計(jì)的一般流程，訓(xùn)練從事電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作必備的基本技能。鑒于課程設(shè)計(jì)設(shè)置的主要目的，同時(shí)考慮學(xué)習(xí)的循序漸進(jìn)、承上啟下的過(guò)程，所以在本

2、書(shū)的數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，采用經(jīng)典方法設(shè)計(jì)電路原理圖，用EDA工具進(jìn)行仿真，最后用編程邏輯器件實(shí)現(xiàn)的方法。 彩燈控制器設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介      利用移位寄存器和計(jì)數(shù)器等設(shè)計(jì)一彩燈控制電路，改變電路的不同工作狀態(tài)，控制彩燈變幻出不同的閃爍效果。電路實(shí)用，也可以通過(guò)計(jì)算機(jī)仿真直觀地看到循環(huán)彩燈的控制效果，綜合運(yùn)用所學(xué)數(shù)字電路知識(shí)，學(xué)會(huì)設(shè)計(jì)和調(diào)試方法， 從而產(chǎn)生濃厚興趣。如果稍微改動(dòng)控制電路，可以更加完善，完成基于移位寄存器的彩燈控制器設(shè)計(jì)。      在現(xiàn)代生活中，彩燈作為一種裝飾，既可以增

3、強(qiáng)人們的感觀，起到廣告宣傳的作用，又可以增添節(jié)日氣氛，為人們的生活增添亮麗，用在舞臺(tái)上增強(qiáng)晚會(huì)燈光效果，利用控制電路可使彩燈（例如霓虹燈）按一定的規(guī)律不斷的改變狀態(tài)，不僅可以獲得良好的觀賞效果，而且可以省電（與全部彩燈始終全亮相比）。因此，彩燈控制電路應(yīng)用越來(lái)越豐富我們的生活，成為我們生活不可缺少的一部分。二設(shè)計(jì)要求及主要技術(shù)指標(biāo)2.1 設(shè)計(jì)要求（1）、根據(jù)技術(shù)指標(biāo)要求確定電路形式，分析工作原理，計(jì)算元件參數(shù)。（2）、列出所用元器件清單并購(gòu)買(mǎi)。（3）、安裝調(diào)試所設(shè)計(jì)的電路，使之達(dá)到設(shè)計(jì)要求。（4）、記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果。（5）、撰寫(xiě)設(shè)計(jì)報(bào)告。2.2 主要技術(shù)指標(biāo)（1）、實(shí)現(xiàn)25個(gè)L

4、ED燈循環(huán)點(diǎn)亮。（2）、間隔時(shí)間可調(diào)。（3）、LED燈的閃爍按一定的規(guī)則變化，可通過(guò)調(diào)節(jié)RP阻值或改變C的容量從而設(shè)置閃爍規(guī)律。2.3設(shè)計(jì)目的設(shè)計(jì)一種利用發(fā)光二極管作為彩燈指示,實(shí)現(xiàn)發(fā)光二極管依次點(diǎn)亮形成移動(dòng)的光點(diǎn),并不斷循環(huán)的彩燈循環(huán)控制電路，要求可以實(shí)現(xiàn)彩燈循環(huán)的時(shí)間可以調(diào)節(jié) 。（1）、學(xué)會(huì)分析、設(shè)計(jì)和測(cè)試用555定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器。（2）、熟悉自激振蕩器和中規(guī)模集成計(jì)數(shù)器的工作原理。 （3）、利用自激振蕩器和計(jì)數(shù)器設(shè)計(jì)彩燈控制電路，實(shí)現(xiàn)循環(huán)的閃爍效果 。三功能介紹3.1 功能說(shuō)明九路自動(dòng)循環(huán)燈電路由自激振蕩器電路、計(jì)數(shù)分頻器電路、顯示電路等組成，振蕩頻率

5、可以通過(guò)電位器調(diào)節(jié)，用以改變自激振蕩器的工作頻率，從而改變各路彩燈變幻的頻率。它的組成原理圖如圖1所示3.2電路原理介紹自激振蕩器電路由時(shí)基集成電路IC1、電位器（220k）RP、電阻器R1（5.1k）、電阻器（3.3.k）R2、電容器（100F）C1、電容器（0.01F）C2組成。技術(shù)分頻器電路由計(jì)數(shù)/脈沖分配器集成電路IC2和二極管（IN4148）VD1-VD5組成。顯示電路由NPN型三極管、電阻（100）及LED燈組成。接通電源開(kāi)關(guān)S后，自激振蕩器通電工作，從IC1的3腳輸出低頻方波脈沖至IC2的CP觸發(fā)計(jì)數(shù)端（14腳），IC2開(kāi)始計(jì)數(shù)，其Y0-Y9端一次輪流輸出高電平，使得輸出端（2腳

6、、3腳）外接的發(fā)光二極管被點(diǎn)亮。IC1每輸出兩個(gè)脈沖（IC2計(jì)人兩個(gè)脈沖），彩燈各路變換一次。當(dāng)IC2的Y0端（3腳）于Y1端（2腳）輸出輸出高電平時(shí)，第一排發(fā)光LED燈點(diǎn)亮；當(dāng)IC2的Y2端（4腳）和Y3端（7腳）輸出高電平時(shí)，第二排發(fā)光LED燈點(diǎn)亮；當(dāng)IC2的Y4端（10腳）和Y5端（1腳）輸出高電平時(shí)，第三排發(fā)光LED燈點(diǎn)亮；當(dāng)IC2的Y6端（5腳）和Y7端（6腳）輸出高電平時(shí)，第四排發(fā)光LED燈點(diǎn)亮；當(dāng)IC2的Y8端（9腳）和Y9端（11腳）輸出高電平時(shí)，第五排發(fā)光LED燈點(diǎn)亮。整個(gè)電路采用了12v直流供電。四電路所需原件介紹4.1十進(jìn)制計(jì)數(shù)器/脈沖分配器CD4017CD4017是5&

7、#160;位Johnson 計(jì)數(shù)器，具有10 個(gè)譯碼輸出端，CP、CR、INH 輸入端。時(shí)鐘輸入端的斯密特觸發(fā)器具有脈沖整形功能，對(duì)輸入時(shí)鐘脈沖上升和下降時(shí)間無(wú)限制。INH 為低電平時(shí)，計(jì)數(shù)器在時(shí)鐘上升沿計(jì)數(shù)；反之，計(jì)數(shù)功能無(wú)效。CR 為高電平時(shí)，計(jì)數(shù)器清零。Johnson 計(jì)數(shù)器，提供了快速操作、2 輸入譯碼選通和無(wú)毛刺譯碼輸出。防鎖選通，保證了正確的計(jì)數(shù)順序。譯碼輸出一般為低電平，只有在對(duì)應(yīng)時(shí)鐘周期內(nèi)保持高電平。在每10 個(gè)時(shí)鐘輸入周期CO 信號(hào)完成一次進(jìn)位，并用作多級(jí)計(jì)數(shù)鏈的下級(jí)脈動(dòng)時(shí)鐘。CD401

8、7提供了16引線多層陶瓷雙列直插（D）、熔封陶瓷雙列直插(J)、塑料雙列直插(P)和陶瓷片狀載體（C）4種封裝形式。其內(nèi)部框圖和引腳圖如下。CD4017各腳功能和真值表如下：12腳：CO進(jìn)位脈沖輸出 14腳：CP時(shí)鐘輸入端 圖315腳：CR清除端13腳：INH禁止端17、10腳、11腳：Q0-Q9計(jì)數(shù)脈沖輸 出端16腳：VDD正電源8腳：VSS地4.2  時(shí)基電路NE555 NE555是一塊時(shí)基集成電路，它可以構(gòu)成多諧振蕩器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、施密特觸發(fā)器等，是一塊用途廣泛的集成電路。 NE555集成電路管腳如圖4，內(nèi)部等效電路如圖5。 

9、              圖4NE555引腳功能簡(jiǎn)介： 1腳：公共地端為負(fù)極。 2腳：低觸發(fā)端TRIG，低于13電源電壓時(shí)即導(dǎo)通。 3腳：輸出端OUT，電流可達(dá)200mA。 4腳：強(qiáng)制復(fù)位端RESET，不用時(shí)可與電源正極相連或懸空。 5腳：用來(lái)調(diào)節(jié)比較器的基準(zhǔn)電壓，簡(jiǎn)稱(chēng)控制端CONT，不用時(shí)可懸空，或通過(guò)0.01F電容器接地。 6腳：高觸發(fā)端THRES，也稱(chēng)閾值端，高于2/3電源電壓時(shí)即截止。 7腳：放電

10、端DISCH。 8腳：電源正極VDD。電容C1上的電壓Vc 將在Vt+與Vt-之間往復(fù)震蕩，Vc 與Vo的波形如圖6所示圖6電路的電壓波形圖 由圖中Vc 的波形可求得電容C1的沖放電時(shí)間T1與T2。 可通過(guò)改變RP與C的參數(shù)來(lái)改變震蕩頻率，本次課程設(shè)計(jì)用到的就是這個(gè)電路。五整體電路圖六九路自動(dòng)循環(huán)燈電路設(shè)計(jì)電路元件清單原件名稱(chēng)規(guī)格型號(hào)原件編碼數(shù)量電位器RPRP1電阻R15.1k1電阻R23.3k1電阻R100歐5電解電容C1100F1瓷片電容C20.01F1集成電路NE555IC11集成電路CD4017IC21發(fā)光二極管5mm紅色LEDL1，L

11、2，L3，L4，L55NPN三極管IN4148Y1，Y2，Y3，Y4，Y55LED彩燈5mm藍(lán)色VL1，VL2，VL3，VL4，VL2525開(kāi)關(guān)單刀單擲S1直流電源電池12v1電池盒1電路板1合計(jì)數(shù)量51表1九路自動(dòng)循環(huán)燈電路設(shè)計(jì)電路元件清單七調(diào)試過(guò)程及結(jié)論7.1 脈沖產(chǎn)生電路的仿真下圖7為脈沖產(chǎn)生電路的仿真結(jié)果7.2  測(cè)試結(jié)果分析 由圖7可以看出13個(gè)單位長(zhǎng)度內(nèi)有9個(gè)周期脈沖，計(jì)算出脈沖周期約為0.5*13/51.3理論數(shù)值為T(mén) 1.3s 可見(jiàn)理論與實(shí)際相當(dāng)吻合。      在電路板上連接實(shí)物，接通電

12、源后，可以看到發(fā)光二極管L1-L5及其后面的LED燈依次亮起，每次只亮一排，L5亮后，發(fā)光二極管及LED燈全部熄滅，再由L0開(kāi)始亮起。調(diào)節(jié)電位器RP或電容C可以實(shí)現(xiàn)改變發(fā)光二極管每次發(fā)光時(shí)間。由此看出，本次設(shè)計(jì)完成了預(yù)期全部要求，設(shè)計(jì)成功。八課程設(shè)計(jì)的心得體會(huì)在近一個(gè)星期的課程設(shè)計(jì)時(shí)間內(nèi)，實(shí)在是令人感到忙碌，卻又充實(shí)。而且在課程設(shè)計(jì)的期間，又是我們的考試復(fù)習(xí)階段，所以我不得不在復(fù)習(xí)即將考試的科目的同時(shí)去查找自己所選項(xiàng)目的相關(guān)資料，根據(jù)設(shè)計(jì)要求去選用芯片構(gòu)成電路。 在剛開(kāi)始的時(shí)候，很多內(nèi)容都看不明白，需要重新復(fù)習(xí)數(shù)電知識(shí)，這是一個(gè)復(fù)習(xí)的過(guò)程，也是一個(gè)深入理解的過(guò)程，我不但更加了解芯片的

13、功能，而且也會(huì)去更加注意細(xì)節(jié)。知其然，更要知其所以然。這樣才能更好的完成數(shù)電課程設(shè)計(jì)，交出一份令人滿(mǎn)意的答卷。 在最終連接電路的時(shí)候也出現(xiàn)了許多問(wèn)題，不得不停下手來(lái)，再次回頭去查看資料，翻看課本，重新學(xué)習(xí)，這也是一個(gè)鞏固的階段，他使我的數(shù)電掌握得更加牢固。而在連線的過(guò)程中，更由不得一絲馬虎，任何一點(diǎn)粗心都可能導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)的失敗。 再次感謝老師的輔導(dǎo)以及同學(xué)的幫助?！凹埳系脕?lái)終覺(jué)淺，絕知此事要躬行”，由此看來(lái)實(shí)踐的重要，短短幾天的課程設(shè)計(jì)，學(xué)到了很多的東西，最重要的是我自己動(dòng)手把我學(xué)習(xí)的知識(shí)用于實(shí)踐，做出成功的作品，這才算真正學(xué)習(xí)到了東西?？傊?，這次實(shí)驗(yàn)我收獲頗多。實(shí)踐是獲得知識(shí)的一種最好的手段！九參考文獻(xiàn)1康華光電子技術(shù)基礎(chǔ)數(shù)字部分（第五版） 高等教育出版社 2王廷才電子線路輔助設(shè)計(jì)Protel99SE  高等教育出版社3 陳汝全電子技術(shù)常用器件應(yīng)