畢業(yè)設(shè)計(jì)---循環(huán)彩燈控制電路設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　第1章 緒論</b></p><p><b>　　1.1 引言</b></p><p>　　19世紀(jì)興起的數(shù)字電路以其先天的便捷、穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)在現(xiàn)代電子技術(shù)電路中占有越來越重要的地位。隨著人們生活環(huán)境的不斷改善和美化，在許多場合可以看到彩色流水燈。LED彩燈由于其豐富的燈光色彩，低廉的造價以及控制簡單等特點(diǎn)而得到了廣泛

2、的應(yīng)用，用彩燈來裝飾街道和城市建筑物已經(jīng)成為一種時尚。但目前市場上各式樣的LED彩燈控制器大多數(shù)用全硬件電路實(shí)現(xiàn)，電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜、功能單一，這樣一旦制作成品只能按照固定的模式閃亮，不能根據(jù)不同場合、不同時間段的需要來調(diào)節(jié)亮燈時間。因此，在原有的基礎(chǔ)上改進(jìn)，設(shè)計(jì)這款彩燈循環(huán)發(fā)光控制器，通過對NE555集成時基電路和計(jì)數(shù)器／譯碼分配器CD4017等集成塊的合理組建，實(shí)現(xiàn)了對彩燈的循環(huán)發(fā)光控制功能。</p><p>　　

3、動態(tài)霓虹燈應(yīng)該聚而不散、不能為了追求“跳躍”而給人凌亂的感覺，不管采用何種色彩，何種圖案，都應(yīng)該有順序地漸變和跳躍，給受眾一種秩序感，主次感、并便于觀眾根據(jù)規(guī)律的節(jié)奏接著看第二次、第三次。在設(shè)計(jì)制作時，既要給人以變幻的吸引力，又要主次分明，沒有色彩和圖案紊亂的感覺。變換、閃爍、跳躍式的霓虹燈為促進(jìn)銷售，為營造歡樂、多姿多彩的生活正越來越受到人們的重視與歡迎 2.2實(shí)驗(yàn)元器件構(gòu)成及功能分析通過這次實(shí)踐，極大的鍛煉了電路設(shè)計(jì)實(shí)踐能

4、力，培養(yǎng)了自己獨(dú)立設(shè)計(jì)能力。此次畢業(yè)設(shè)計(jì)是對我專業(yè)知識和專業(yè)基礎(chǔ)知識一次實(shí)際檢驗(yàn)和鞏固，同時也是走向工作崗位前的一次熱身。</p><p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)收獲很多，作為電氣專業(yè)的學(xué)生，設(shè)計(jì)是我們將來必需的技能，這次課程設(shè)計(jì)恰恰給我們提供了一個應(yīng)用自己所學(xué)知識的機(jī)會，從到圖書館查找資料到對電路的設(shè)計(jì)對電路的仿真再到最后電路的成型，都對我所學(xué)的知識進(jìn)行了檢驗(yàn)。同時，仍有很多課題需要后輩去努力去完善。</p>

5、<p>　　同時，畢業(yè)設(shè)計(jì)也暴露出自己專業(yè)基礎(chǔ)的很多不足之處。比如缺乏綜合應(yīng)用專業(yè)知識的能力，對材料的不了解等等。留給我印象最深的是要設(shè)計(jì)一個成功的電路，必須要有耐心，要有堅(jiān)韌的毅力。在整個電路的設(shè)計(jì)過程中，花費(fèi)時間最多的是各個模塊電路的連接及電路的細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)上，在多種方案的選擇中，我們仔細(xì)比較分析其原理以及可行的原因，最后還是在老師的耐心指導(dǎo)下，使整個電路可穩(wěn)定工作。</p><p>　　節(jié)日彩燈使

6、生活中常常用到的裝飾物品。它集中地運(yùn)用了數(shù)模電、LED、，自動控制等技術(shù)。</p><p><b>　　1.2 課題來源</b></p><p>　　隨著計(jì)算機(jī)、微電子、信息技術(shù)的快速進(jìn)步，智能化技術(shù)的開發(fā)速度越來越快 ,智能度越來越高 ,應(yīng)用范圍也得到了極大的擴(kuò)展。在海洋開發(fā)、宇宙探測、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、軍事、社會服務(wù)、娛樂等各個領(lǐng)域。在娛樂方面，場地的裝飾離不開彩燈。在

7、建筑方面也采用彩燈來裝飾高樓大廈。彩燈又靈活多變的點(diǎn)亮方式，裝飾效果非常好，特別時晚上使得高樓大廈更加漂亮。是彩燈的應(yīng)用才使得城市的夜景非常迷人。 </p><p><b>　　1.3 國內(nèi)外現(xiàn)狀</b></p><p>　　在國內(nèi)外，控制系統(tǒng)有很多采用數(shù)電控制。因此，數(shù)電的發(fā)展將有助于簡單實(shí)用電子產(chǎn)品的開發(fā)。在本設(shè)計(jì)中,采用比較先進(jìn)的555集成定時器、74LS161

8、 四位二進(jìn)制同步計(jì)數(shù)器、8選1 數(shù)據(jù)選擇器等元器件</p><p>　　1.4研究內(nèi)容和創(chuàng)新點(diǎn)</p><p>　　本次設(shè)計(jì)主要研究循環(huán)彩燈的控制，并且伴隨著音樂變化彩燈也改變花樣。設(shè)計(jì)需用到我們在大學(xué)期間學(xué)的一些專業(yè)知識，例如數(shù)電知識、模電知識、傳感器知識等。因此，這就需要自己對知識進(jìn)行反復(fù)復(fù)習(xí)，弄懂這些知識點(diǎn)。</p><p>　　自己在設(shè)計(jì)過程中有些地方自己不

9、明白，這就需要自己問老師、同學(xué)，還有就是上網(wǎng)查資料，去圖書館借閱相關(guān)知識的書籍。</p><p>　　自己根據(jù)任務(wù)書的要求來設(shè)計(jì)內(nèi)容，對方案的篩選分析，做到了連線簡單，成本低，更好的理解。有很多不足，但我相信老師會理解自己的知識儲備不是很完善，希望老師對自己的不足之處指出與諒解。</p><p>　　第2章 研究方案</p><p>　　2.1總體方案的設(shè)計(jì)&l

10、t;/p><p>　　針對題目設(shè)計(jì)要求，經(jīng)過分析與思考，擬定以下二種方案：</p><p>　　方案一：總體電路共四大塊。第一塊音樂開始；第二塊實(shí)現(xiàn)彩燈節(jié)拍的控制；第三塊實(shí)現(xiàn)彩燈花型的控制；第四塊實(shí)現(xiàn)花型演示電路的產(chǎn)生。</p><p><b>　　主體框圖如下：</b></p><p>　　方案二：在方案一的基礎(chǔ)上將整體電

11、路分為三塊。第一塊實(shí)現(xiàn)555時鐘信號電路輸出脈沖信號；第二塊彩燈節(jié)拍和花型的控制和實(shí)現(xiàn)音樂芯片開始工作；第三塊是花型演示電路的產(chǎn)生。并在部分電路的設(shè)計(jì)上與方案一采用了完全不同的方法，如花型的控制。</p><p><b>　　主體框圖如下：</b></p><p>　　2.2總體方案的比較、分析、選擇。</p><p>　　方案一與方案二有幾點(diǎn)

12、不同，首先音樂芯片選擇的不同致使采用了不同的連線方案。方案一是音樂芯片中的樂曲節(jié)拍控制彩燈的亮滅；方案二則音樂芯片與彩燈是兩個獨(dú)立單元，但由于控制彩燈的節(jié)拍使之與音樂的節(jié)拍相同致使兩種方案效果相同-----隨音樂的節(jié)拍使彩燈亮滅。其次觸發(fā)出方式不同方案一是由音樂芯片單獨(dú)觸發(fā)的，方案二則由555時鐘信號電路芯片同時觸發(fā)的彩等部分與音樂部分。最后方案二將花型控制與節(jié)拍控制兩種功能融合在一起，是考慮到只要計(jì)數(shù)器就可以實(shí)現(xiàn)其全部功能的原因，且原

13、理相對簡單。這樣設(shè)計(jì)，其優(yōu)點(diǎn)在于：設(shè)計(jì)思想比較簡單。元件種類使用少，且都較熟悉易于組裝電路。缺點(diǎn)則是：中間單元電路連線過于繁多，容易出錯。且可能出現(xiàn)線與關(guān)系。要避免這些，則勢必造成門電路使用過多。導(dǎo)致電路不穩(wěn)定，抗干擾能力下降。而方案一則將以上兩種功能分開設(shè)計(jì)，各單元電路只實(shí)現(xiàn)一種功能。其優(yōu)點(diǎn)在于：電路設(shè)計(jì)模塊化，易于檢查電路，對后面的電路組裝及電路調(diào)試帶來方便。缺點(diǎn)則是：節(jié)拍控制電路采用可編輯邏輯電路，原理相對復(fù)雜，不易理解?；ㄐ涂刂?/p>

14、電路簡單，花型也比較簡單。</p><p>　　基于以上原因，加上為了確保短時間內(nèi)完成課程設(shè)計(jì)，我選擇了連線少，易于組裝和調(diào)試的方案一。</p><p>　　第3章單元電路的設(shè)計(jì)</p><p>　　3.1設(shè)計(jì)所使用的元件</p><p>　　3.1.1 555定時器</p><p>　　555定時器是一種中規(guī)模

15、集成電路，只要在外部配上適當(dāng)阻容元件，就可以方便的構(gòu)成脈沖產(chǎn)生和整形電路，在工業(yè)控制、定時、仿聲、電子樂器及防盜報(bào)警等方面運(yùn)用很廣。</p><p><b>　　電路組成</b></p><p>　　555集成定時器的電路結(jié)構(gòu)圖，它由五個部分組成：</p><p><b>　　基本RS觸發(fā)器</b></p>

16、<p>　　由兩個與非門組成，是專門設(shè)置的可從外部進(jìn)行置0的復(fù)位端，當(dāng)=0石，使Q=0、=1。</p><p><b>　　比較器</b></p><p>　　C1、C2是兩個電壓比較器。比較器有兩個輸入端，分別標(biāo)有+號和—號，如果用U+和U-表示相應(yīng)輸入端所加的電壓，則當(dāng)U+> U-時其輸出為高電平，U+<U-時輸出為低電平，兩個輸入端基本上不

17、向外電路索取電流，即輸入電阻趨近于無窮大。</p><p><b>　　分壓器</b></p><p>　　三個阻值均為5 的電阻串聯(lián)起來構(gòu)成分壓器（555也因此而得名），為比較器C1和C2提供參考電壓，C1 +U+=2Vcc/3、C2-U-=Vcc/3。如果在電壓控制端CO另加控制電壓，則可改變C1、C2的參考電壓。工作中不使CO端時，一般都通過一個0.01UF的電

18、容接地，以旁路高頻干擾。</p><p>　　晶體管開關(guān)和輸出緩沖器</p><p>　　晶體管構(gòu)成開關(guān)，其狀態(tài)受端控制，當(dāng)為0時截止、為1時導(dǎo)通。輸出緩沖器就是接在輸出端的反相器，其作用是提高定時器帶負(fù)載能力和隔離負(fù)載對負(fù)載定時器的影響。</p><p>　　輸出緩沖器就是接在輸出端的反相器,其作用是提高定時器帶負(fù)載能力和隔離負(fù)載對負(fù)載定時器的影響。</p&

19、gt;<p>　　綜上所述可知，555定時器不僅提供了一個復(fù)位電平為2Vcc/3、置位電平為Vcc/3，且可通過端直接從外部進(jìn)行置0的基本RS觸發(fā)器，而且還給出了一個狀態(tài)受該觸發(fā)器端控制的晶體管開關(guān)，因此使用起來極為靈活。</p><p><b>　　基本功能</b></p><p>　　表6.0.1所示是555定時器的功能表，它全面的表示了555的基本

20、功能。</p><p>　　表3-1 555定時器的功能表</p><p>　　=0時，=1，輸出電壓=為低電平，飽和導(dǎo)通。</p><p>　　=1、>3/2 Vcc、> Vcc/3時，輸出低電平、輸出高電平=1、Q=0, =、飽和導(dǎo)通。</p><p>　　=1、<3/2 Vcc、> Vcc/3時，、輸出均為高電平

21、，基本RS觸發(fā)器保持原來狀態(tài)不變，因此也保持原來狀態(tài)不變。</p><p>　　=1、<3/2 Vcc、<Vcc/3時，輸出高電平，輸出高電平，輸出低電平=0、Q=1, =截止。</p><p>　　555定時器的電源電壓范圍較大，雙極性電路Vcc=4.5~16V，輸出高電平不低于電源電壓的90%，帶拉電流和灌電流負(fù)載的能力可達(dá)200ＭＡ；ＣＭＯＳ電路＝３～１８Ｖ，輸出高電平不

22、低電源電壓的９５％，帶拉電流負(fù)載的能力為１ＭＡ，帶灌電流的負(fù)載能力為３.２ＭＡ。</p><p>　?。╝） (b)</p><p>　　圖3-2 555定時器</p><p>　　各管腳說明：1接地2觸發(fā) 3輸出 4復(fù)位5控制電壓 6門限(閾值） 7放電 8電源電壓Vc

23、c。</p><p>　　其功能主要用來產(chǎn)生時間基準(zhǔn)信號（脈沖信號）。因?yàn)檠h(huán)彩燈對頻率的要求不高，只要能產(chǎn)生高低電平就可以了，且脈沖信號的頻率可調(diào)，所以采用555定時器組成的振蕩器，其輸出的脈沖作為下一級的時鐘信號。</p><p>　　3.1.2 74LS161 四位二進(jìn)制同步計(jì)數(shù)器</p><p>　　在圖5.2.14 中，CP是輸入計(jì)數(shù)脈沖，也就是加到各個觸

24、發(fā)器的時鐘信號端的時鐘脈沖，是清零端；是置數(shù)控制端；和是兩個計(jì)數(shù)器工作狀態(tài)控制端；~ 是并行輸入數(shù)據(jù)端；CO是進(jìn)位信號輸出端； ~是計(jì)數(shù)器狀態(tài)輸出端。</p><p>　　圖3-3 集成計(jì)數(shù)器74LS16</p><p>　　表3-4 74LS161的狀態(tài)表</p><p>　　由表5.2.1 所示狀態(tài)表可以清楚的看出，同步加法計(jì)數(shù)器74LS161的功能：</

25、p><p><b>　　異步清零功能</b></p><p>　　當(dāng)=0時，計(jì)數(shù)器清零。從表中可看出，在=0時，其他輸入信號都不起作用，由時鐘觸發(fā)器的邏輯特性知道，其異步輸入端信號是優(yōu)先的，=0正是通過復(fù)位計(jì)數(shù)器也即是異步清零的。</p><p>　　(1)同步并行置數(shù)功能</p><p>　　當(dāng)=1=0時，在CP上升沿操作

26、下，并行輸入數(shù)據(jù)~ 進(jìn)入計(jì)數(shù)器，使= </p><p>　　(2)二進(jìn)制同步加法計(jì)數(shù)功能</p><p>　　當(dāng)==1時，若==1，則計(jì)數(shù)器CP信號按照8421 編碼進(jìn)行加法計(jì)數(shù)。</p><p><b>　　(3)保持功能</b></p><p>　　當(dāng)==1時，若*=0，則計(jì)數(shù)器將保持原來狀態(tài)不變。對于進(jìn)位輸出信

27、號有兩種情況，如果=0，那么CO=0;若=1則CO= 綜上所述可知，表5.2.1 反映了74LS161 是一個具有異步清零、同置數(shù)、可保持狀態(tài)不變的4位二位同步加法計(jì)數(shù)器。</p><p>　　3.1.3 74LS151 8選1數(shù)據(jù)選擇器</p><p>　?。?）圖所示是集成8選1數(shù)據(jù)選擇器74LS151 的外引腳功能端排列圖。圖所示8選1數(shù)據(jù)選擇器有8個數(shù)據(jù)輸出端~、3個地址輸

28、入端~.1個選通控制端兩個互補(bǔ)輸出端Y和。</p><p>　　圖3-5 8選1 數(shù)據(jù)選擇器</p><p>　　表3-6 74LS151真值表</p><p>　　由表所示真值表可以明顯看出：</p><p>　　當(dāng)選通輸入端信號=1時選擇器被禁止，輸入數(shù)據(jù)和地址均不起作用。</p><p>　　當(dāng)=0時選擇器被選中

29、，或者說使能（工作）。</p><p>　　3.1.4 74LS194 4位雙向移位寄存器</p><p>　?。?）引出端排列圖和邏輯功能示意圖</p><p>　　圖所示是4位雙向移位寄存器74LS194 的引腳排列圖和邏輯功能示意圖。是清零端；是工作狀態(tài)控制端；和分別為右移和左移串行數(shù)碼輸入端；是并行</p><p>　　數(shù)碼輸出

30、端.。CP是時鐘脈沖——移位操作信號。</p><p>　?。╝） (b) </p><p>　　圖3-7 4位雙向移位寄存器74LS194</p><p><b>　　3.1.5音樂芯片</b></p><p>　　圖3-8 音樂芯片TE1300<

31、/p><p>　　音樂芯片是一種比較簡單的語音電路.它通過內(nèi)部的振蕩電路.再外接小量分立元件.就能產(chǎn)生各種音樂信號.音樂芯片是語音集成電路的一個重要分支.目前廣泛用于音樂卡.電子玩具.電子鐘.電子門鈴.家用電器等場合.根據(jù)音樂輸出的特點(diǎn)我們將音樂電路分為以下幾類:單曲.復(fù)音.音樂帶閃燈.唱歌.按封裝形式有COB黑膏軟封裝和三極管封裝形式.音樂芯片由以下幾個部分組成(芯片內(nèi)部原理圖):邏輯控制電路.振蕩器.地址計(jì)數(shù)

32、器.音符節(jié)拍存貯器(ROM).音階發(fā)生器.輸出驅(qū)動器.</p><p>　?。?）、尺寸：32mm X17mm X 15mm   長X寬X高（2）、 主要芯片：LM393、駐極體話筒（3）、 工作電壓：直流4~6伏，干電池即可（4）、 特點(diǎn)：1、具有信號輸出指示。       

33、0;     2、單路信號輸出。             3、輸出有效信號為低電平。                &

34、#160;     4、當(dāng)有聲音時輸出低電平。      5、可以用于聲控?zé)?，配合光敏傳感器做聲光?bào)警，以及聲 </p><p>　　音控制，聲音檢測的場合。</p><p>　　6、輸出為數(shù)字

35、量為，和1。</p><p>　　7、內(nèi)置聲音傳感器及555時鐘信號電路</p><p>　　3.1.6電阻/可變電阻</p><p>　　圖3-9本次試驗(yàn)設(shè)計(jì)中選用的電阻/可變電阻</p><p>　　導(dǎo)體對電流的阻礙作用就叫該導(dǎo)體的電阻。主要職能就是阻礙電流流過 ,應(yīng)用于限流、分流、降壓、分壓、負(fù)載與電容配合作濾波器及阻匹配等。</

36、p><p>　　電阻器簡稱電阻（Resistor，通常用“R”表示）是所有電子電路中使用最多的元件。電阻的主要物理特征是變電能為熱能，也可說它是一個耗能元件，電流經(jīng)過它就產(chǎn)生內(nèi)能。電阻在電路中通常起分壓分流的作用，對信號來說，交流與直流信號都可以通過電阻。 </p><p>　　電阻都有一定的阻值，它代表這個電阻對電流流動阻擋力的大小。電阻的單位是歐姆，用符號“Ω”表示。歐姆是這樣定義的：當(dāng)在

37、一個電阻器的兩端加上1伏特的電壓時，如果在這個電阻器中有1安培的電流通過，則這個電阻器的阻值為1歐姆。</p><p>　　在國際單位制中，電阻的單位是Ω（歐姆），此外還有（千歐）， （兆歐）。其中： </p><p>　　1=1000 ， 1=1000Ω。 </p><p>　　電阻的阻值標(biāo)法通常有色環(huán)法，數(shù)字法。色環(huán)法在一般的的電阻上比較常見。由于一些電路中的電

38、阻比較小，很少被標(biāo)上阻值，即使有，一般也采用數(shù)字法，即： </p><p>　　10^1——表示10Ω的電阻； 10^2——表示100Ω的電阻； 10^3——表示1的電阻； 10^4——表示10的電阻； 10^6——表示1的電阻； 10^7——表示10的電阻。 </p><p>　　如果一個電阻上標(biāo)為2210^3，則這個電阻為22。</p><p>　　數(shù)碼法是用三

39、位數(shù)字表示元件的標(biāo)稱值。從左至右，前兩位表示有效數(shù)位，第三位表示10n(n=0～8)。當(dāng)n=9時為特例，表示10^(-1)。塑料電阻器的103表示1010^3=10k。片狀電阻多用數(shù)碼法標(biāo)示，如512表示5.1。電容上數(shù)碼標(biāo)示479為4710^(-1)=4.7pF。而標(biāo)志是0或000的電阻器，表示是跳線，阻值為0Ω。數(shù)碼法標(biāo)示時，電阻單位為歐姆，電容單位為，電感一般不用數(shù)碼標(biāo)示。</p><p>　　電阻器的電氣

40、性能指標(biāo)通常有標(biāo)稱阻值,誤差與額定功率等。 </p><p>　　它與其它元件一起構(gòu)成一些功能電路，如RC電路等。 </p><p>　　電阻是一個線性元件。說它是線性元件，是因?yàn)橥ㄟ^實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在一定條件下，流經(jīng)一個電阻的電流與電阻兩端的電壓成正比——即它是符合歐姆定律：</p><p>　　常見的碳膜電阻或金屬膜電阻器在溫度恒定，且電壓和電流值限制在額定條件之內(nèi)時

41、，可用線性電阻器來模擬。如果電壓或電流值超過規(guī)定值，電阻器將因過熱而不遵從歐姆定律，甚至還會被燒毀。電阻的種類很多，通常分為碳膜電阻，金屬電阻，線繞電阻等：它又包含固定電阻與可變電阻，光敏電阻，壓敏電阻，熱敏電阻等。</p><p>　　測試：使用萬用表判斷出電阻的好壞：將萬用表調(diào)節(jié)在電阻擋的合適擋位，并將萬用表的兩個表筆放在電阻的兩端，就可以從萬用表上讀出電阻的阻值。應(yīng)注意的是，測試電阻時手不能接觸到表筆的金屬

42、部分。</p><p><b>　　3.1.7電容若干</b></p><p>　　電容是表征電容器容納電荷的本領(lǐng)的物理量。我們把電容器的兩極板間的電勢差增加1伏所需的電量，叫做電容器的電容。很多電子產(chǎn)品中，電容器都是必不可少的電子元器件，它在電子設(shè)備中充當(dāng)整流器的平滑濾波、電源和退耦、交流信號的旁路、交直流電路的交流耦合等。電容在電路中一般用“C”加數(shù)字表示（如C1

43、3表示編號為13的電容）。電容是由兩片金屬膜緊靠，中間用絕緣材料隔開而組成的元件。電容的特性主要是隔直流通交流。</p><p>　　電容容量的大小就是表示能貯存電能的大小，電容對交流信號的阻礙作用稱為容抗，它與交流信號的頻率和電容量有關(guān)。</p><p><b>　　電容的符號是C。</b></p><p>　　在國際單位制里，電容的單位是法

44、拉，簡稱法，符號是F,常用的電容單位有毫法()、微法()、納法()和皮法()(皮法又稱微微法)等，換算關(guān)系是：</p><p>　　1法拉(F)= 1000毫法()＝1000000微法()</p><p>　　1微法()= 1000納法()= 1000000皮法()。電解電容是電容的一種介質(zhì)有電解液涂層有極性，分正負(fù)不可接錯。電容(Electric capacity)，由兩個金屬極，中間夾

45、有絕緣材料（介質(zhì)）構(gòu)成。電解電容有以下幾個特點(diǎn)：</p><p>　　a、單位體積的電容量非常大，比其它種類的電容大幾十到數(shù)百倍。 </p><p>　　b、額定的容量可以做到非常大，可以輕易做到幾萬μf甚至幾f（但不能和雙電層電容比）。 </p><p>　　c、價格比其它種類具有壓倒性優(yōu)勢，因?yàn)殡娊怆娙莸慕M成材料都是普通的工業(yè)材料，比如鋁等等。制造電解電容的設(shè)備

46、也都是普通的工業(yè)設(shè)備，可以大規(guī)模生產(chǎn)，成本相對比較低。</p><p>　　電解電容器通常是由金屬箔（鋁/鉭）作為正電極，金屬箔的絕緣氧化層（氧化鋁/鉭五氧化物）作為電介質(zhì)，電解電容器以其正電極的不同分為鋁電解電容器和鉭電解電容器。鋁電解電容器的負(fù)電極由浸過電解質(zhì)液（液態(tài)電解質(zhì)）的薄紙/薄膜或電解質(zhì)聚合物構(gòu)成；鉭電解電容器的負(fù)電極通常采用二氧化錳。由于均以電解質(zhì)作為負(fù)電極（注意和電介質(zhì)區(qū)分），電解電容器因而得名。

47、 </p><p>　　有極性電解電容器通常在電源電路或中頻、低頻電路中起電源濾波、退耦、信號耦合及時間常數(shù)設(shè)定、隔直流等作用。一般不能用于交流電源電路，在直流電源電路中作濾波電容使用時，其陽極（正極）應(yīng)與電源電壓的正極端相連接，陰極（負(fù)極）與電源電壓的負(fù)極端相連接，不能接反，否則會損壞電容器。</p><p>　　無極性電解電容器通常用于音箱分頻器電路、電視機(jī)S校正電路及單相電動機(jī)的起動

48、電路。</p><p>　　電解電容器廣泛應(yīng)用于家用電器和各種電子產(chǎn)品中，其容量范圍較大，一般為1~1000，額定工作電壓范圍為6.3~450V。其缺點(diǎn)是介質(zhì)損耗、容量誤差較大（最大允許偏差為+100%、-20%），耐高溫性較差，存放時間長容易失效。</p><p>　　容抗 (f表示交流信號的頻率，C表示電容容量)電話機(jī)中常用電容的種類有電解電容、瓷片電容、貼片電容、獨(dú)石電容、鉭電容和滌

49、綸電容等。</p><p>　　容量大的電容其容量值在電容上直接標(biāo)明，如10 μF/16V</p><p>　　容量小的電容其容量值在電容上用字母表示或數(shù)字表示</p><p>　　字母表示法：1m=1000 1P2=1.2 1n=1000 </p><p>　　數(shù)字表示法：三位數(shù)字的表示法也稱電容量的數(shù)碼表示法。三位數(shù)字的前兩位數(shù)字為標(biāo)稱

50、容量的有效數(shù)宇，第三位數(shù)宇表示有效數(shù)字后面零的個數(shù)，它們的單位都是。</p><p>　　如:102表示標(biāo)稱容量為1000。</p><p>　　221表示標(biāo)稱容量為220。</p><p>　　224表示標(biāo)稱容量為22x10(4) 。</p><p>　　在這種表示法中有一個特殊情況，就是當(dāng)?shù)谌粩?shù)字用"9"表示時，是用

51、有效數(shù)宇乘上10-1來表示容量大小。</p><p>　　如:229表示標(biāo)稱容量為22x(10-1) =2.2。</p><p>　　允許誤差 ±1% ±2% ±5% ±10% ±15% ±20%</p><p>　　3.1.8發(fā)光二極管</p><p>　　圖3-10 本次試驗(yàn)設(shè)計(jì)

52、選用的二極管</p><p>　　晶體二極管為一個由p型半導(dǎo)體和n型半導(dǎo)體形成的結(jié)，在其界面處兩側(cè)形成空間電荷層，并建有自建電場。當(dāng)不存在外加電壓時，由于 結(jié)兩邊載流子濃度差引起的擴(kuò)散電流和自建電場引起的漂移電流相等而處于電平衡狀態(tài)。</p><p>　　當(dāng)外界有正向電壓偏置時，外界電場和自建電場的互相抑消作用使載流子的擴(kuò)散電流增加引起了正向電流。</p><p>

53、　　當(dāng)外界有反向電壓偏置時，外界電場和自建電場進(jìn)一步加強(qiáng)，形成在一定反向電壓范圍內(nèi)與反向偏置電壓值無關(guān)的反向飽和電流I0。</p><p>　　當(dāng)外加的反向電壓高到一定程度時，結(jié)空間電荷層中的電場強(qiáng)度達(dá)到臨界值產(chǎn)生載流子的倍增過程，產(chǎn)生大量電子空穴對，產(chǎn)生了數(shù)值很大的反向擊穿電流，稱為二極管的擊穿現(xiàn)象。</p><p>　　本次設(shè)計(jì)中使用二極管進(jìn)行了整流、檢波等功能的應(yīng)用。</p&g

54、t;<p>　　圖3-11發(fā)光二極管</p><p>　　發(fā)光二極管簡稱為LED。由鎵（Ga）與砷（AS）、磷（P）的化合物制成的二極管，當(dāng)電子與空穴復(fù)合時能輻射出可見光，因而可以用來制成發(fā)光二極管，在電路及儀器中作為指示燈，或者組成文字或數(shù)字顯示。磷砷化鎵二極管發(fā)紅光，磷化鎵二極管發(fā)綠光，碳化硅二極管發(fā)黃光。</p><p>　　它是半導(dǎo)體二極管的一種，可以把電能轉(zhuǎn)化成光能

55、；常簡寫為LED。發(fā)光二極管與普通二極管一樣是由一個PN結(jié)組成，也具有單向?qū)щ娦?。?dāng)給發(fā)光二極管加上正向電壓后，從P區(qū)注入到N區(qū)的空穴和由N區(qū)注入到P區(qū)的電子，在PN結(jié)附近數(shù)微米內(nèi)分別與N區(qū)的電子和P區(qū)的空穴復(fù)合，產(chǎn)生自發(fā)輻射的熒光。不同的半導(dǎo)體材料中電子和空穴所處的能量狀態(tài)不同。當(dāng)電子和空穴復(fù)合時釋放出的能量多少不同，釋放出的能量越多，則發(fā)出的光的波長越短。常用的是發(fā)紅光、綠光或黃光的二極管。 </p><p>

56、;　　發(fā)光二極管的反向擊穿電壓約5伏。它的正向伏安特性曲線很陡，使用時必須串聯(lián)限流電阻以控制通過管子的電流。限流電阻R可用下式計(jì)算：</p><p>　　式中E為電源電壓，UF為LED的正向壓降，IF為LED的一般工作電流。發(fā)光二極管的兩根引線中較長的一根為正極，應(yīng)按電源正極。有的發(fā)光二極管的兩根引線一樣長，但管殼上有一凸起的小舌，靠近小舌的引線是正極。</p><p>　　與小白熾燈泡和

57、氖燈相比，發(fā)光二極管的特點(diǎn)是：工作電壓很低（有的僅一點(diǎn)幾伏）；工作電流很?。ㄓ械膬H零點(diǎn)幾毫安即可發(fā)光）；抗沖擊和抗震性能好，可靠性高，壽命長；通過調(diào)制通過的電流強(qiáng)弱可以方便地調(diào)制發(fā)光的強(qiáng)弱。由于有這些特點(diǎn)，發(fā)光二極管在一些光電控制設(shè)備中用作光源，在許多電子設(shè)備中用作信號顯示器。</p><p>　　本次畢業(yè)設(shè)計(jì)試驗(yàn)中選用了普通單色發(fā)光二極管、高亮度發(fā)光二極管和變色發(fā)光二極管。</p><p&g

58、t;　　a、普通單色發(fā)光二極管 普通單色發(fā)光二極管具有體積小、工作電壓低、工作電流小、發(fā)光均勻穩(wěn)定、響應(yīng)速度快、壽命長等優(yōu)點(diǎn)，可用各種直流、交流、脈沖等電源驅(qū)動點(diǎn)亮。它屬于電流控制型半導(dǎo)體器件，使用時需串接合適的限流電阻。</p><p>　　b、高亮度單色發(fā)光二極管使用的半導(dǎo)體材料與普通單色發(fā)光二極管不同，所以發(fā)光的強(qiáng)度也不同。通常，高亮度單色發(fā)光二極管使用砷鋁化鎵（GaAlAs）等材料，而普通單色發(fā)光二極管使

59、用磷化鎵（GaP）或磷砷化鎵（GaAsP）等材料。</p><p>　　c、變色發(fā)光二極管是能變換發(fā)光顏色的發(fā)光二極管。變色發(fā)光二極管發(fā)光顏色種類可分為雙色發(fā)光二極管、三色發(fā)光二極管和多色（有紅、藍(lán)、綠、白四種顏色）發(fā)光二極管。變色發(fā)光二極管按引腳數(shù)量可分為二端變色發(fā)光二極管、三端變色發(fā)光二極管、四端變色發(fā)光二極管和六端變色發(fā)光二極管。本次選用的是二端變色發(fā)光二極管。</p><p>　　

60、3.1.9固定三端穩(wěn)壓器</p><p>　　三端穩(wěn)壓器，主要有兩種，一種輸出電壓是固定的，稱為固定輸出三端穩(wěn)壓器，另一種輸出電壓是可調(diào)的，稱為可調(diào)輸出三端穩(wěn)太器，其基本原理相同，均采用串聯(lián)型穩(wěn)壓電路。在線性集成穩(wěn)壓器中，由于三端穩(wěn)壓器只有三個引出端子，具有外接元件少，使用方便，性能穩(wěn)定，價格低廉等優(yōu)點(diǎn)，本次選用的是固定三端穩(wěn)壓器。</p><p>　　CW7812的管腳判斷：1腳輸入端，

61、2腳輸出端，3腳接地端。</p><p>　　圖3-12 CW7812的管腳圖</p><p><b>　　3.2音樂演示電路</b></p><p>　　由于自己選擇的音樂芯片就是可以外接彩燈的一種，所以芯片內(nèi)部具有穩(wěn)壓整流播放音樂等功能，當(dāng)接通電源時，功能所以音樂演示電路部分只有音樂芯片。并且音樂是一首兒歌，需要64拍，與設(shè)定的彩燈閃爍完三

62、種花樣正好相符都是64拍。演唱一遍后芯片會自己周而復(fù)始的演唱致使后面彩燈不停閃爍直到電源切斷。</p><p><b>　　3.3花型演示電路</b></p><p>　　由二片移位寄存器194級聯(lián)實(shí)現(xiàn)。其八個輸出信號端連接八個發(fā)光二極管，用其輸出信號控制發(fā)光二級管的亮滅實(shí)現(xiàn)花型演示。</p><p><b>　　三種花型變換樣式&l

63、t;/b></p><p>　　花型1：8路燈分兩半。從左至右漸亮，全亮后，再分兩半從左至右漸滅。循環(huán)兩次；</p><p>　　花型2：從中間到兩邊對稱地逐次漸亮，全亮后仍由中間到兩邊逐次漸滅。循環(huán)兩次；</p><p>　　花型3：從左至右順次漸亮。全亮后逆序漸滅。循環(huán)兩次。</p><p>　　表3-14 移存器輸出狀態(tài)編碼<

64、;/p><p>　　我的設(shè)計(jì)是每種花型完整顯示兩遍，所以三種花型完全顯示一遍需要的總結(jié)拍數(shù)為64，即1~16顯示第一個花型，17~32顯示第二個花型，33~64顯示第三個花型。</p><p>　　要用194實(shí)現(xiàn)三個花型的連續(xù)顯示必須對兩片194的S1、S0和SL、SR一句節(jié)拍的變化進(jìn)行相應(yīng)的改變?，F(xiàn)將兩片194分為低位片1和高位片2，再將其輸出端從低位到高位記為L1~L8。列出各花型和其對應(yīng)

65、的194的S1、S0、SL、SR的輸入信號及節(jié)拍控制信號列表如下：(用^Li表示Li的取非)</p><p>　　表 3-16 節(jié)拍控制信號列表</p><p>　　經(jīng)過分析可以得到控制194高低位片的左移右移變化的控制量。用QA~QH表示161從低位到高位的個輸出端。</p><p>　　控制結(jié)果表達(dá)式如下：</p><p>　　表3-1

66、7 194低位片和高位片</p><p><b>　　電路圖如下：</b></p><p>　　圖 3-18 花型電路圖</p><p>　　3.4花型控制信號電路</p><p>　　由二片161級聯(lián)的模128（三種花型節(jié)拍每種顯示兩遍，再總體重復(fù)一遍的總節(jié)拍數(shù)）計(jì)數(shù)器。</p><p>　　1

67、61的級聯(lián)用的是同步，并用^QH清零。</p><p>　　當(dāng)三種花型全新顯示一遍后（總共64拍）161的輸出變?yōu)?0000100所以將161高位片的Q2（即QG）信號輸給節(jié)拍電路的151的A來通過節(jié)拍控制電路改變第二遍花型顯示的頻率。161的CP脈沖來自節(jié)拍控制電路中74的輸出端Y。</p><p><b>　　電路圖如下：</b></p><p

68、>　　圖 3-19 花型控制信號電路</p><p><b>　　3.5節(jié)拍控制電路</b></p><p>　　由一片151和一片74級聯(lián)實(shí)現(xiàn)。整體上實(shí)現(xiàn)脈沖頻率的變換，即交替產(chǎn)生快慢節(jié)拍。</p><p>　　令74的Vcc，CLR，PR都接高電平，將^Q的輸出接到D端，Q端的輸出接到151的D1端。令151的D0,D2,D3,D4,

69、D5,D6,D7,B,C,G’,GND接低電平，Vcc接高電平，D0接時鐘信號的CP脈沖，A端接由花型控制電路的QG輸出。</p><p>　　所以Y端的輸出就為：Y=CP·^A+Q·A</p><p>　　(Q是74D觸發(fā)器的輸出端)由D觸發(fā)器具有記憶功能，記錄上一個狀態(tài)，所以在每一個CP脈沖的上升沿，Q輸出為上一次的記錄（即一個脈沖）。也就比時鐘信號電路的CP脈沖慢

70、了一拍。</p><p>　　所以通過A為0或1選擇Y端輸出的脈沖的頻率。A端接的是161的高位片的QG即當(dāng)?shù)竭_(dá)第64拍時QG為1接下來的65~128拍為變慢后的脈沖輸出。</p><p><b>　　電路圖如下:</b></p><p>　　圖3-20節(jié)拍控制電路</p><p><b>　　3.6時鐘信號電

71、路</b></p><p>　　由一片555加上適當(dāng)電容及電阻實(shí)現(xiàn)。</p><p>　　電容?。?.7μf 0.01μf</p><p>　　電阻?。?50 kΩ 4.7 kΩ</p><p><b>　　電路圖如下：</b></p><p>　　圖3-21時鐘信號電路

72、</p><p><b>　　第4章 結(jié)束語</b></p><p>　　（1） 對數(shù)字電路知識的鞏固與提高</p><p>　　這次課程設(shè)計(jì)主要是運(yùn)用數(shù)字電路邏輯設(shè)計(jì)的一些相關(guān)知識，在整個實(shí)習(xí)過程中，都離不開對數(shù)字電路課程知識的再學(xué)習(xí)。我在最開始，就先將實(shí)習(xí)用到的知識通過翻閱數(shù)電書回顧了一遍（這也是對這門課的復(fù)習(xí)，給以后的復(fù)習(xí)備考減少了很多負(fù)

73、擔(dān)），這樣的回顧讓我對知識的理解更加透徹，對后來的快速設(shè)計(jì)起了很好的鋪墊作用。</p><p>　?。?）學(xué)會了理論聯(lián)系實(shí)際</p><p>　　課程設(shè)計(jì)，通過選擇的題目，根據(jù)要求，運(yùn)用所學(xué)知識將其付諸實(shí)踐來完成。這并不是在課堂上的單純聽懂，或者課后看書過程中的深入理解，這需要的是一種理論聯(lián)系實(shí)踐的能力。理論知識往往都是在一些理想狀態(tài)下的假設(shè)論，而實(shí)際的動手操作則完全不同，需要考慮實(shí)際中的

74、很多問題。有些知識在理論上可能完全沒錯但到了實(shí)際中則不然。比如在動筆做題時我們是不用考慮導(dǎo)線的電阻的，但在實(shí)際中，導(dǎo)線電阻有時是會帶來時延造成花型變化的錯亂，所以我們應(yīng)盡量在連接電路時選擇最短路徑。</p><p>　　此次畢業(yè)設(shè)計(jì)是我們從大學(xué)畢業(yè)生走向未來工程師重要的一步。其間，查找資料，老師指導(dǎo)，與同學(xué)交流，每一個過程都是對自己能力的一次檢驗(yàn)和充實(shí)。</p><p>　　通過這次實(shí)踐，

75、極大的鍛煉了電路設(shè)計(jì)實(shí)踐能力，培養(yǎng)了自己獨(dú)立設(shè)計(jì)能力。此次畢業(yè)設(shè)計(jì)是對我專業(yè)知識和專業(yè)基礎(chǔ)知識一次實(shí)際檢驗(yàn)和鞏固，同時也是走向工作崗位前的一次熱身。</p><p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)收獲很多，作為電氣專業(yè)的學(xué)生，設(shè)計(jì)是我們將來必需的技能，這次課程設(shè)計(jì)恰恰給我們提供了一個應(yīng)用自己所學(xué)知識的機(jī)會，從到圖書館查找資料到對電路的設(shè)計(jì)對電路的仿真再到最后電路的成型，都對我所學(xué)的知識進(jìn)行了檢驗(yàn)。同時，仍有很多課題需要后輩去努力去

76、完善。</p><p>　　同時，畢業(yè)設(shè)計(jì)也暴露出自己專業(yè)基礎(chǔ)的很多不足之處。比如缺乏綜合應(yīng)用專業(yè)知識的能力，對材料的不了解等等。留給我印象最深的是要設(shè)計(jì)一個成功的電路，必須要有耐心，要有堅(jiān)韌的毅力。在整個電路的設(shè)計(jì)過程中，花費(fèi)時間最多的是各個模塊電路的連接及電路的細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)上，在多種方案的選擇中，我們仔細(xì)比較分析其原理以及可行的原因，最后還是在老師的耐心指導(dǎo)下，使整個電路可穩(wěn)定工作。</p><

77、;p>　　雖然馬上要畢業(yè)了，但是這次實(shí)踐使我明白自己知識還很淺薄，自己的求學(xué)之路還很長，我會爭取把本系統(tǒng)應(yīng)用到實(shí)際工作中，使之產(chǎn)生商業(yè)價值。電子技術(shù)發(fā)展日新月異，我會在以后的研發(fā)中加入新技術(shù)，使之更趨完善，總之本次畢業(yè)設(shè)計(jì)是我的電子研發(fā)之路的良好開端。我會以此為契機(jī)以后更應(yīng)該在工作中學(xué)習(xí)，努力使自己成為一個對社會有所貢獻(xiàn)的人。</p><p>　　經(jīng)過幾個月的畢業(yè)設(shè)計(jì)，我深刻明白了理論知識與社會實(shí)踐相結(jié)合的

78、道理，從總得到了以前書本知識所不曾得到的知識。更加明白了如今信息時代電子技能知識的重要性。</p><p>　　增強(qiáng)了我對對實(shí)際工藝技術(shù)、電子技術(shù)和設(shè)備技術(shù)等方面的認(rèn)識，掌握了分析處理方法，調(diào)試、計(jì)算等基本技能的訓(xùn)練，具有一定程度的實(shí)際工作能力。</p><p>　　面對如此激烈的市場競爭體系，只有努力掌握好電子技能知識放可在競爭中立于不敗之地，我對從事電子產(chǎn)品的開發(fā)和研究產(chǎn)生了良好的興趣

79、。希望自己以后能通過自己的不斷努力獲的更多的工藝和電子技術(shù)。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 楊暉等主編﹒大規(guī)邏輯器件與數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)[M]﹒上海：電子出版社﹒1998</p><p>　　[2] 王兆安、黃俊主編﹒電力電子技術(shù)[M]﹒第4版﹒北京：機(jī)械工業(yè)出版社﹒1996</p><

80、p>　　[3] 楊暉等主編﹒大規(guī)邏輯器件與數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)[M]﹒上海：電子出版社﹒1998</p><p>　　[4] 王港元主編﹒電子技能基礎(chǔ)[M]﹒四川大學(xué)出版社﹒第2版 1998</p><p>　　[5] 焦智﹒基于CPLD的彩燈控制器[M]﹒廊坊：華北航天工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào)﹒2002</p><p>　　[6] 張慧、馮英主編﹒電源大全[M]﹒成都：西南交通

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84、-Hill, 200-210</p><p><b>　　致　　謝</b></p><p>　　首先衷心地感謝我的導(dǎo)師****。本文從選題到完成，從理論上的探討到實(shí)際問題的解決，無處不飽含著***老師的心血。李老師的悉心指導(dǎo)和建議給了我極大的幫助和支持，使我受益匪淺。在老師給我們?nèi)握n的四年多來，傳授了我們許多終身受益的知識，幫我的學(xué)業(yè)在最后階段劃上了一個圓滿的句號。在