數(shù)電課程設(shè)計(jì)報(bào)告-循環(huán)彩燈控制器

1、-. z.循環(huán)彩燈設(shè)計(jì)要求及思路設(shè)計(jì)1.1 設(shè)計(jì)要求(1)共有紅、綠、黃3色彩燈各9個(gè)，要求安一定順序和時(shí)間關(guān)系運(yùn)行。(2)動(dòng)作要求：先紅燈，后綠燈，再黃燈，分別按0.5S的速度跑動(dòng)一次，然后，全部紅燈亮5S，再黃燈，后綠燈，各一次。以此循環(huán)。(3)對(duì)各組燈的控制，要求有驅(qū)動(dòng)電路。(4)對(duì)跑動(dòng)電路，可以每3個(gè)一組，穿插安裝，分別點(diǎn)亮每一組，利用視覺(jué)暫停，到達(dá)跑動(dòng)的效果。1.2 設(shè)計(jì)思路提供的元件有4017十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，555定時(shí)器。3個(gè)一組紅、黃，綠燈依次0.5s跑動(dòng)循環(huán)電路9個(gè)一組紅、黃，綠燈各持續(xù)亮5s跑動(dòng)圖1.1根據(jù)此框架圖設(shè)的實(shí)現(xiàn)方案該任務(wù)要求：先紅燈，后綠燈，再黃燈，分別按0.5S的

2、速度跑動(dòng)一次，然后，全部紅燈亮5S，再黃燈，后綠燈，各一次。以此循環(huán)。根據(jù)此要求電路總體上可以分為三局部：一局部電路為控制0.5s的跑動(dòng)。一局部電路為控制5s的跑動(dòng)。一局部電路為實(shí)現(xiàn)這兩種跑動(dòng)的循環(huán)。因些可以選用一個(gè)555多諧振蕩器周期為0.5秒，然后使用4017實(shí)現(xiàn)十分頻，使周期為5秒用來(lái)控制跑動(dòng)的速度，再選兩個(gè)4017芯片，因?yàn)?017芯片在正常工作下，連續(xù)送入時(shí)鐘脈沖時(shí)，其十個(gè)輸出端會(huì)依次輸出高電平。這樣可以用一個(gè)4017芯片點(diǎn)亮0.5s的跑動(dòng)，用一個(gè)4017芯片來(lái)點(diǎn)亮5s的跑動(dòng)。因?yàn)樵趦蓚€(gè)周期恰好為10倍關(guān)心，故5s周期的4017的Q0端口可以實(shí)現(xiàn)控制0.5s周期的4017的開(kāi)通與關(guān)閉

3、，選用一個(gè)9014NPN改裝成非門從而來(lái)實(shí)現(xiàn)循環(huán)功能，即用9014來(lái)控制4017芯片的開(kāi)通和關(guān)閉，最后加上復(fù)位電路即可實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?.3 單元電路設(shè)計(jì)與參數(shù)計(jì)算在整個(gè)電路中，其主要的組成局部有：555定時(shí)器和4017芯片組成的 3個(gè)一組0.5s依次跑動(dòng)：圖1.2(由于仿真時(shí)，設(shè)置的時(shí)間跟實(shí)際理論計(jì)算的不符合，故仿真時(shí)時(shí)間可能不是0.5s)555定時(shí)器和4017芯片組成的9個(gè)一組持續(xù)亮5s的：圖1.3由于仿真時(shí)，設(shè)置的時(shí)間跟實(shí)際理論計(jì)算的不符合，故仿真時(shí)時(shí)間可能不是5sNPN組成的一個(gè)循環(huán)電路：本來(lái)是要用hc4060+CD4013D觸發(fā)器，用它做2分頻電路+32768Hz的晶振組成秒定時(shí)，產(chǎn)生

4、秒脈沖來(lái)做循環(huán)電路的，不過(guò)由于其中的芯片沒(méi)接觸過(guò)也比擬復(fù)雜，所以就沒(méi)用此方案，改為用NPN組成的循環(huán)電路。設(shè)計(jì)過(guò)程中各個(gè)單元的詳細(xì)原理、電路圖和仿真狀態(tài)如下：第一局部電路：實(shí)現(xiàn)3個(gè)一組紅燈，后黃燈，再綠燈，分別依次跑動(dòng)一次的電路，電路如下列圖：圖1.4圖1.5圖1.6此電路主要用到一個(gè)555多諧振蕩器和一個(gè)4017芯片，4017芯片有十個(gè)輸出端口，而每3個(gè)一組的燈都接一個(gè)4017的輸出端口，這樣可控制任務(wù)中的9組燈。電路中的555多諧振蕩器的輸出端接4017的脈沖輸入控制，555多諧振蕩器不斷的產(chǎn)生脈沖送入4017芯片的脈沖輸入端，從而使4017芯片的輸出端01，02，03，04，05，06，

5、07，08，09依次為高電平，這樣就控制指燈不斷的跑動(dòng)！第二局部電路：用來(lái)實(shí)現(xiàn)全部9個(gè)一組紅燈，再黃燈，后綠燈，各亮一次。電路如下列圖：圖1.7圖1.8圖1.9此電路主要用到一個(gè)555多諧振蕩器和一個(gè)4017芯片，4017芯片有十個(gè)輸出端，而每9個(gè)億組的燈都接一個(gè)4017的輸出端共接三個(gè)，這樣可控制任務(wù)中的3組燈。電路中的555多諧振蕩器的輸出端接4017的脈沖輸入控制，555多諧振蕩器不斷的產(chǎn)生脈沖送入4017芯片的脈沖輸入端，從而使4017芯片的輸出端01，02，03依次為高電平，這樣就控制3組指燈持續(xù)亮5s依次跑動(dòng)循環(huán)！第三局部電路：用來(lái)實(shí)現(xiàn)兩種的跑動(dòng)不斷循環(huán)。此局部電路主要是用一個(gè)NP

6、N改裝成的非門來(lái)實(shí)現(xiàn)交替循環(huán)工作！1.4 電路完整工作過(guò)程電路運(yùn)行時(shí)第一局部的555多諧振蕩器首先工作不斷的給控制著9組燈3個(gè)一組的4017芯片送去脈沖，從而使4017的十個(gè)輸出端依次為輸出高電平。接到高電平的組燈就會(huì)發(fā)光。這樣就實(shí)現(xiàn)先紅燈，后黃燈，再綠燈，分別依次0.5s跑動(dòng)。這時(shí)第二局部的電路開(kāi)場(chǎng)運(yùn)行。這樣就使全部紅燈，再黃燈，后綠燈，各亮一次。而當(dāng)綠燈全部亮完后，這時(shí)第二局部的4017的第一個(gè)輸出端Q0輸出高電平，也給NPN送去一個(gè)脈沖，使NPN導(dǎo)通，然后第一局部的4017不在清零，使第一局部的電路工作3個(gè)一組的組燈依次點(diǎn)亮、依次跑動(dòng)。如此實(shí)現(xiàn)了3個(gè)一組先紅燈，后黃燈，再綠燈0.5s依次

7、跑動(dòng)，讓后再9個(gè)一組，先紅燈，后黃燈，再綠燈持續(xù)亮5s.如此循環(huán)下去。1.5 總原理設(shè)計(jì)根據(jù)上述的原理設(shè)計(jì)出總的電路圖為：圖1.101.6 元件清單表1.1型號(hào)主要參數(shù)數(shù)量備注40175V3555定時(shí)器5V1二極管19發(fā)光二極管2.V10磁片電容103,1044,1電解電容10u2電阻68k,1k,10k5-. z.實(shí)驗(yàn)步驟2.1 PROTEL原理圖設(shè)計(jì)根據(jù)PROTUES原理圖改裝設(shè)計(jì)PROTEL原理圖，根據(jù)實(shí)際設(shè)計(jì)，分別分配好。圖2.12.2 PCB設(shè)計(jì)圖2.22.3 電路板的制作與焊接先按照PCB制作電路板，然后按照電路圖進(jìn)展接線，按照單元電路設(shè)計(jì)中的方法連接好每一塊電路，然后把每一塊接在

8、一起。準(zhǔn)備對(duì)每單元電路進(jìn)展調(diào)試。2.4 電路的調(diào)試焊接完成后，電路并沒(méi)有按照預(yù)期的設(shè)計(jì)進(jìn)展工作，然后進(jìn)展調(diào)試，在調(diào)試過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)下幾個(gè)問(wèn)題。2.4.1 NPN與PNP的分別最初發(fā)現(xiàn)第一局部電路并不工作，起15腳始終為高電平，大致判斷出是非門出現(xiàn)問(wèn)題，然后更換電阻并無(wú)問(wèn)題，認(rèn)為三極管出問(wèn)題，然后進(jìn)展資料查詢，發(fā)現(xiàn)失誤之處，應(yīng)該使用9014，卻用了9013，更換后發(fā)現(xiàn)非門仍然沒(méi)有正常工作。2.4.2 基極在電路板上短路然后檢測(cè)電路方面的問(wèn)題，發(fā)現(xiàn)基極通過(guò)電阻后電壓接近于0，猜想出問(wèn)題，然后驗(yàn)證出由于制作的失誤導(dǎo)致電路板中NPN的基極和地線短路。2.4.3 芯片管腳短路與斷路由于做完電路板后，并沒(méi)有及時(shí)涂抹松香水，倒是氧化，從而倒是局部斷路，在解決斷路過(guò)程中，不小心導(dǎo)致局部短路，使用萬(wàn)用表測(cè)出，逐一解決。2.4.4 發(fā)光二極管燒壞當(dāng)解決以上問(wèn)題后，觀察燈并沒(méi)有按照設(shè)計(jì)的亮，總有幾個(gè)不發(fā)光，然后取下測(cè)量，發(fā)現(xiàn)可能在調(diào)試過(guò)程中導(dǎo)致燒壞。-. z.結(jié)果分析當(dāng)制作完成后，發(fā)現(xiàn)發(fā)光二極管按照預(yù)期的方式發(fā)亮雖然由于儀器誤差導(dǎo)致時(shí)間周期并沒(méi)有按照預(yù)期的理想，先是按照順序發(fā)光，然后同色的發(fā)光。其中發(fā)光順序如表1。表3.1單個(gè)燈亮?xí)r3個(gè)燈亮?xí)r100000000