數(shù)電課程設(shè)計(jì)-循環(huán)彩燈控制器

1、<p>　　數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)</p><p><b>　　循環(huán)彩燈控制器</b></p><p>　　指導(dǎo)老師： ****** </p><p>　　學(xué)生姓名： </p><p>　　系 別： 電氣與信息工程系 </p

2、><p>　　專(zhuān) 業(yè)： 自動(dòng)化 </p><p>　　班 級(jí)： </p><p>　　學(xué) 號(hào)： </p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　本課程設(shè)計(jì)介紹了主

3、要由4017與555多諧震蕩電路組成的循環(huán)彩燈控制器，提出要求后，然后設(shè)計(jì)方案，根據(jù)方案設(shè)計(jì)電路，中間有詳細(xì)分部分介紹電路，電路的原理，制作方法，由此產(chǎn)生的一些問(wèn)題，和調(diào)試過(guò)程，并記錄下仿真與實(shí)際的循環(huán)過(guò)程，最終得出自己的結(jié)論與心得。</p><p><b>　　ABSTRACT</b></p><p>　　Abstract:Introduce from main 4

4、017 oscillate electric circuit with more than 555 Xies to constitute of circulate colourful light controller, after putting forward to request, then design a project, design electric circuit according to the project, in

5、the center have the detailed cent part the introduction electric circuit, the principle of electric circuit, creation method, from here produce of some problems, with adjust to try process, and minute down to imitate tru

6、e and actual of circulating pr</p><p>　　第一章 設(shè)計(jì)要求及思路設(shè)計(jì)……………………………………………………1</p><p>　　1.1 設(shè)計(jì)要求……………………………………………………………………1</p><p>　　1.2 設(shè)計(jì)思路……………………………………………………………………1</p>&

7、lt;p>　　1.3 單元電路設(shè)計(jì)與參數(shù)計(jì)算……………………………………………………1</p><p>　　1.4 電路完整工作過(guò)程……………………………………………………………5</p><p>　　1.5 總原理設(shè)計(jì)……………………………………………………………………5</p><p>　　1.6 元件清單………………………………………………………

8、……………6</p><p>　　第二章 實(shí)驗(yàn)步驟…………………………………………………………………7</p><p>　　2.1 PROTEL原理圖設(shè)計(jì)…………………………………………………………7</p><p>　　2.2 PCB設(shè)計(jì)……………………………………………………………………8</p><p>　　2.3 電路板的制

9、作與焊接…………………………………………………………8</p><p>　　2.4 電路的調(diào)試……………………………………………………………………8</p><p>　　2.4.1 NPN與PNP的分別……………………………………………………8</p><p>　　2.4.2 基極在電路板上短路……………………………………………………8</p>

10、<p>　　2.4.3 芯片管腳短路與斷路……………………………………………………8</p><p>　　2.4.4 發(fā)光二極管燒壞………………………………………………………9</p><p>　　第三章 結(jié)果分析…………………………………………………………………10</p><p>　　附錄…………………………………………………………………………

11、………11</p><p>　　心得體會(huì)……………………………………………………………………………12</p><p>　　參考文獻(xiàn)……………………………………………………………………………13</p><p>　　第一章 設(shè)計(jì)要求及思路設(shè)計(jì)</p><p><b>　　1.1 設(shè)計(jì)要求</b></p>

12、<p>　　(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。</p><p>　　(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)。</p><p>　　(3)對(duì)各組燈的控制，要求有驅(qū)動(dòng)電路。</p><p>　　(4)對(duì)跑動(dòng)電路，可以每3個(gè)一組，交叉安裝，分

13、別點(diǎn)亮每一組，利用視覺(jué)暫停，達(dá)到跑動(dòng)的效果。</p><p><b>　　1.2 設(shè)計(jì)思路</b></p><p>　　提供的元件有4017——十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，555定時(shí)器。</p><p><b>　　圖1.1</b></p><p>　　根據(jù)此框架圖設(shè)的實(shí)現(xiàn)方案</p><p

14、>　　該任務(wù)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)。根據(jù)此要求電路總體上可以分為三部分：一部分電路為控制0.5s的跑動(dòng)。一部分電路為控制5s的跑動(dòng)。一部分電路為實(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

15、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，選用一個(gè)9014NPN改裝成非門(mén)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?lt;/p><p>　　1.3 單元電路設(shè)計(jì)與參數(shù)計(jì)算&

16、lt;/p><p>　　在整個(gè)電路中，其主要的組成部分有：</p><p>　　555定時(shí)器和4017芯片組成的 3個(gè)一組0.5s依次跑動(dòng)：</p><p><b>　　圖1.2</b></p><p>　　(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)</p><p>

17、;　　555定時(shí)器和4017芯片組成的9個(gè)一組持續(xù)亮5s的：</p><p><b>　　圖1.3</b></p><p>　?。ㄓ捎诜抡鏁r(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5s）</p><p>　　NPN組成的一個(gè)循環(huán)電路：</p><p>　?。ū緛?lái)是要用hc4060+CD4013（D觸發(fā)器，

18、用它做2分頻電路）+32768Hz的晶振組成秒定時(shí)，產(chǎn)生秒脈沖來(lái)做循環(huán)電路的，不過(guò)由于其中的芯片沒(méi)接觸過(guò)也比較復(fù)雜，所以就沒(méi)用此方案，改為用NPN組成的循環(huán)電路。）</p><p>　　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：</p><p>　　第一部分電路：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，電路如下圖：</p><p><

19、;b>　　圖1.4</b></p><p><b>　　圖1.5</b></p><p><b>　　圖1.6</b></p><p>　　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。</p&

20、gt;<p>　　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（01，02，03，04，05，06，07，08，09）依次為高電平，這樣就控制指燈不斷的跑動(dòng)！</p><p>　　第二部分電路：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。</p><p><b&g

21、t;　　電路如下圖：</b></p><p><b>　　圖1.7</b></p><p><b>　　圖1.8</b></p><p><b>　　圖1.9</b></p><p>　　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

22、，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。</p><p>　　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)！</p><p>　　第三部分電路：用來(lái)實(shí)現(xiàn)兩種的跑動(dòng)不斷循環(huán)。&l

23、t;/p><p>　　此部分電路主要是用一個(gè)NPN改裝成的非門(mén)來(lái)實(shí)現(xiàn)交替循環(huán)工作！</p><p>　　1.4 電路完整工作過(guò)程</p><p>　　電路運(yùn)行時(shí)第一部分的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

24、跑動(dòng)。這時(shí)第二部分的電路開(kāi)始運(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)第二部分的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，然后第一部分的4017不在清零，使第一部分的電路工作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。</p><p>

25、;　　1.5 總原理設(shè)計(jì)</p><p>　　根據(jù)上述的原理設(shè)計(jì)出總的電路圖為：</p><p><b>　　圖1.10</b></p><p><b>　　1.6 元件清單</b></p><p><b>　　表1.1</b></p><p>　　

26、第二章 實(shí)驗(yàn)步驟</p><p>　　2.1 PROTEL原理圖設(shè)計(jì)</p><p>　　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。</p><p><b>　　圖2.1</b></p><p>　　2.2 PCB設(shè)計(jì)</p><p><b>

27、　　圖2.2</b></p><p>　　2.3 電路板的制作與焊接</p><p>　　先按照PCB制作電路板，然后按照電路圖進(jìn)行接線(xiàn)，按照單元電路設(shè)計(jì)中的方法連接好每一塊電路，然后把每一塊接在一起。準(zhǔn)備對(duì)每單元電路進(jìn)行調(diào)試。</p><p>　　2.4 電路的調(diào)試</p><p>　　焊接完成后，電路并沒(méi)有按照預(yù)期的設(shè)計(jì)進(jìn)

28、行工作，然后進(jìn)行調(diào)試，在調(diào)試過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)下幾個(gè)問(wèn)題。</p><p>　　2.4.1 NPN與PNP的分別</p><p>　　最初發(fā)現(xiàn)第一部分電路并不工作，起15腳始終為高電平，大致判斷出是非門(mén)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)行資料查詢(xún)，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(mén)仍然沒(méi)有正常工作。</p><p>　　

29、2.4.2 基極在電路板上短路</p><p>　　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，猜測(cè)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(xiàn)短路。</p><p>　　2.4.3 芯片管腳短路與斷路</p><p>　　由于做完電路板后，并沒(méi)有及時(shí)涂抹松香水，倒是氧化，從而倒是部分?jǐn)嗦罚诮鉀Q斷路過(guò)程中，不小心導(dǎo)致部分短路，使用

30、萬(wàn)用表測(cè)出，逐一解決。</p><p>　　2.4.4 發(fā)光二極管燒壞</p><p>　　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。</p><p>　　第三章 結(jié)果分析</p><p>　　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

31、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。</p><p><b>　　表3.1</b></p><p><b>　　附錄</b></p><p><b>　　設(shè)計(jì)原理圖</b></p><p>　　CD4017引腳圖：

32、 555定時(shí)器引腳圖：</p><p><b>　　心得體會(huì)</b></p><p>　　經(jīng)過(guò)這次的課程設(shè)計(jì),我得到了不少的收獲,一方面加深了對(duì)課本理論的認(rèn)識(shí),另一方面也提高了動(dòng)手能力?，F(xiàn)總結(jié)了以下的心得體會(huì)。</p><p>　　這次的課程設(shè)計(jì)跟我們以前做的設(shè)計(jì)不同，因?yàn)槲矣X(jué)得這次我是真真正正的自己親自去完成。所以是我覺(jué)得這次課程設(shè)計(jì)

33、最寶貴，最深刻的。就是設(shè)計(jì)的過(guò)程全是我們學(xué)生自己動(dòng)手來(lái)完成的，這樣，我們就必須要弄懂課程設(shè)計(jì)的原理。在這里我深深體會(huì)到哲學(xué)上理論對(duì)實(shí)踐的指導(dǎo)作用：弄懂實(shí)驗(yàn)原理，而且體會(huì)到了實(shí)驗(yàn)的操作能力是靠自己親自動(dòng)手，親自開(kāi)動(dòng)腦筋，親自去請(qǐng)教別人才能得到提高的。</p><p>　　我們做設(shè)計(jì)絕對(duì)不能人云亦云，要有自己的看法，這樣我們就要有充分的準(zhǔn)備，若是做了也不知道是個(gè)什么設(shè)計(jì)，那么做了也是白做。設(shè)計(jì)總是與課本知識(shí)相關(guān)的。&

34、lt;/p><p>　　在設(shè)計(jì)過(guò)程中，我們應(yīng)該盡量減少操作的盲目性提高設(shè)計(jì)效率的保證，有的人一開(kāi)始就趕著做，結(jié)果卻越做越忙，主要就是這個(gè)原因。我也曾經(jīng)犯過(guò)這樣的錯(cuò)誤。</p><p>　　我們做設(shè)計(jì)不要一成不變和墨守成規(guī)，應(yīng)該有改良創(chuàng)新的精神。實(shí)際上，在弄懂了設(shè)計(jì)原理的基礎(chǔ)上，我們的時(shí)間是充分的，做實(shí)驗(yàn)應(yīng)該是游刃有余的，如果說(shuō)創(chuàng)新對(duì)于我們來(lái)說(shuō)是件難事，那改良總是有可能的。</p>

35、<p>　　在設(shè)計(jì)的過(guò)程中我們要培養(yǎng)自己的獨(dú)立分析問(wèn)題，和解決問(wèn)題的能力。培養(yǎng)這種能力的前題是你對(duì)每次設(shè)計(jì)的態(tài)度。</p><p>　　最后，通過(guò)這次的課程設(shè)計(jì)我不但對(duì)理論知識(shí)有了更加深的理解，對(duì)于實(shí)際的操作和也有了質(zhì)的飛躍。經(jīng)過(guò)這次的課程設(shè)計(jì)，我們整體對(duì)各個(gè)方面都得到了不少的提高。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p>&l

36、t;p>　　[1] 艾永樂(lè). 數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ). 北京：中國(guó)電力出版社. 2008.</p><p>　　[2] 閻石. 數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ). 北京：高等教育出版社, 2005.</p><p>　　[3] 鄧勇、周鐸、鄧斌. 數(shù)字電路設(shè)計(jì)完全手冊(cè). 北京：國(guó)防工業(yè)出版社.</p><p>　　[4] 康華光. 電子技術(shù)基礎(chǔ)（數(shù)字部分）. 第4版. 北京：高等教