數(shù)電課程設(shè)計-循環(huán)彩燈控制器

1、<p>　　數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計</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 業(yè)： 自動化 </p><p>　　班 級： </p><p>　　學(xué) 號： </p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　本課程設(shè)計介紹了主

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)計方案，根據(jù)方案設(shè)計電路，中間有詳細分部分介紹電路，電路的原理，制作方法，由此產(chǎn)生的一些問題，和調(diào)試過程，并記錄下仿真與實際的循環(huán)過程，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)計要求及思路設(shè)計……………………………………………………1</p><p>　　1.1 設(shè)計要求……………………………………………………………………1</p><p>　　1.2 設(shè)計思路……………………………………………………………………1</p>&

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

8、……………6</p><p>　　第二章 實驗步驟…………………………………………………………………7</p><p>　　2.1 PROTEL原理圖設(shè)計…………………………………………………………7</p><p>　　2.2 PCB設(shè)計……………………………………………………………………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……………………………………………………………………………12</p><p>　　參考文獻……………………………………………………………………………13</p><p>　　第一章 設(shè)計要求及思路設(shè)計</p><p><b>　　1.1 設(shè)計要求</b></p>

12、<p>　　(1)共有紅、綠、黃3色彩燈各9個，要求安一定順序和時間關(guān)系運行。</p><p>　　(2)動作要求：先紅燈，后綠燈，再黃燈，分別按0.5S的速度跑動一次，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)對各組燈的控制，要求有驅(qū)動電路。</p><p>　　(4)對跑動電路，可以每3個一組，交叉安裝，分

13、別點亮每一組，利用視覺暫停，達到跑動的效果。</p><p><b>　　1.2 設(shè)計思路</b></p><p>　　提供的元件有4017——十進制計數(shù)器，555定時器。</p><p><b>　　圖1.1</b></p><p>　　根據(jù)此框架圖設(shè)的實現(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。一部分電路為控制5s的跑動。一部分電路為實現(xiàn)這兩種跑動的循環(huán)。因些可以選用一個555多諧振蕩器（周期為0.5秒，然后使用4017實現(xiàn)十分頻，使周期為5秒）用來控制跑動的速度，再選兩個4017芯片，因為4017芯片在正常工作下，連續(xù)送入時鐘

15、脈沖時，其十個輸出端會依次輸出高電平。這樣可以用一個4017芯片點亮0.5s的跑動，用一個4017芯片來點亮5s的跑動。因為在兩個周期恰好為10倍關(guān)心，故5s周期的4017的Q0端口可以實現(xiàn)控制0.5s周期的4017的開通與關(guān)閉，選用一個9014NPN改裝成非門從而來實現(xiàn)循環(huán)功能，即用9014來控制4017芯片的開通和關(guān)閉，最后加上復(fù)位電路即可實現(xiàn)實驗?zāi)康摹?lt;/p><p>　　1.3 單元電路設(shè)計與參數(shù)計算&

16、lt;/p><p>　　在整個電路中，其主要的組成部分有：</p><p>　　555定時器和4017芯片組成的 3個一組0.5s依次跑動：</p><p><b>　　圖1.2</b></p><p>　　(由于仿真時，設(shè)置的時間跟實際理論計算的不符合，故仿真時時間可能不是0.5s)</p><p>

17、;　　555定時器和4017芯片組成的9個一組持續(xù)亮5s的：</p><p><b>　　圖1.3</b></p><p>　?。ㄓ捎诜抡鏁r，設(shè)置的時間跟實際理論計算的不符合，故仿真時時間可能不是5s）</p><p>　　NPN組成的一個循環(huán)電路：</p><p>　　（本來是要用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，產(chǎn)生秒脈沖來做循環(huán)電路的，不過由于其中的芯片沒接觸過也比較復(fù)雜，所以就沒用此方案，改為用NPN組成的循環(huán)電路。）</p><p>　　設(shè)計過程中各個單元的詳細原理、電路圖和仿真狀態(tài)如下：</p><p>　　第一部分電路：實現(xiàn)3個一組紅燈，后黃燈，再綠燈，分別依次跑動一次的電路，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555多諧振蕩器和一個4017芯片，4017芯片有十個輸出端口，而每3個一組的燈都接一個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！</p><p>　　第二部分電路：用來實現(xiàn)全部9個一組紅燈，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555多諧振蕩器和一個4017芯片，4017芯片有十個輸出端

22、，而每9個億組的燈都接一個4017的輸出端（共接三個），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依次跑動循環(huán)！</p><p>　　第三部分電路：用來實現(xiàn)兩種的跑動不斷循環(huán)。&l

23、t;/p><p>　　此部分電路主要是用一個NPN改裝成的非門來實現(xiàn)交替循環(huán)工作！</p><p>　　1.4 電路完整工作過程</p><p>　　電路運行時第一部分的555多諧振蕩器首先工作不斷的給控制著9組燈（3個一組）的4017芯片送去脈沖，從而使4017的十個輸出端依次為輸出高電平。接到高電平的組燈就會發(fā)光。這樣就實現(xiàn)先紅燈，后黃燈，再綠燈，分別依次0.5s

24、跑動。這時第二部分的電路開始運行。這樣就使全部紅燈，再黃燈，后綠燈，各亮一次。而當綠燈全部亮完后，這時第二部分的4017的第一個輸出端（Q0）輸出高電平，也給NPN送去一個脈沖，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個一組的組燈依次點亮、依次跑動。如此實現(xiàn)了3個一組先紅燈，后黃燈，再綠燈0.5s依次跑動，讓后再9個一組，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</p><p>　　根據(jù)上述的原理設(shè)計出總的電路圖為：</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 實驗步驟</p><p>　　2.1 PROTEL原理圖設(shè)計</p><p>　　根據(jù)PROTUES原理圖改裝設(shè)計PROTEL原理圖，根據(jù)實際設(shè)計，分別分配好。</p><p><b>　　圖2.1</b></p><p>　　2.2 PCB設(shè)計</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，然后按照電路圖進行接線，按照單元電路設(shè)計中的方法連接好每一塊電路，然后把每一塊接在一起。準備對每單元電路進行調(diào)試。</p><p>　　2.4 電路的調(diào)試</p><p>　　焊接完成后，電路并沒有按照預(yù)期的設(shè)計進

28、行工作，然后進行調(diào)試，在調(diào)試過程中，發(fā)現(xiàn)下幾個問題。</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，大致判斷出是非門出現(xiàn)問題，然后更換電阻并無問題，認為三極管出問題，然后進行資料查詢，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>　　然后檢測電路方面的問題，發(fā)現(xiàn)基極通過電阻后電壓接近于0，猜測出問題，然后驗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。</p><p>　　2.4.3 芯片管腳短路與斷路</p><p>　　由于做完電路板后，并沒有及時涂抹松香水，倒是氧化，從而倒是部分斷路，在解決斷路過程中，不小心導(dǎo)致部分短路，使用

30、萬用表測出，逐一解決。</p><p>　　2.4.4 發(fā)光二極管燒壞</p><p>　　當解決以上問題后，觀察燈并沒有按照設(shè)計的亮，總有幾個不發(fā)光，然后取下測量，發(fā)現(xiàn)可能在調(diào)試過程中導(dǎo)致燒壞。</p><p>　　第三章 結(jié)果分析</p><p>　　當制作完成后，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)致時間周期并沒有

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)計原理圖</b></p><p>　　CD4017引腳圖：

32、 555定時器引腳圖：</p><p><b>　　心得體會</b></p><p>　　經(jīng)過這次的課程設(shè)計,我得到了不少的收獲,一方面加深了對課本理論的認識,另一方面也提高了動手能力。現(xiàn)總結(jié)了以下的心得體會。</p><p>　　這次的課程設(shè)計跟我們以前做的設(shè)計不同，因為我覺得這次我是真真正正的自己親自去完成。所以是我覺得這次課程設(shè)計

33、最寶貴，最深刻的。就是設(shè)計的過程全是我們學(xué)生自己動手來完成的，這樣，我們就必須要弄懂課程設(shè)計的原理。在這里我深深體會到哲學(xué)上理論對實踐的指導(dǎo)作用：弄懂實驗原理，而且體會到了實驗的操作能力是靠自己親自動手，親自開動腦筋，親自去請教別人才能得到提高的。</p><p>　　我們做設(shè)計絕對不能人云亦云，要有自己的看法，這樣我們就要有充分的準備，若是做了也不知道是個什么設(shè)計，那么做了也是白做。設(shè)計總是與課本知識相關(guān)的。&

34、lt;/p><p>　　在設(shè)計過程中，我們應(yīng)該盡量減少操作的盲目性提高設(shè)計效率的保證，有的人一開始就趕著做，結(jié)果卻越做越忙，主要就是這個原因。我也曾經(jīng)犯過這樣的錯誤。</p><p>　　我們做設(shè)計不要一成不變和墨守成規(guī)，應(yīng)該有改良創(chuàng)新的精神。實際上，在弄懂了設(shè)計原理的基礎(chǔ)上，我們的時間是充分的，做實驗應(yīng)該是游刃有余的，如果說創(chuàng)新對于我們來說是件難事，那改良總是有可能的。</p>

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

36、t;p>　　[1] 艾永樂. 數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ). 北京：中國電力出版社. 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)計完全手冊. 北京：國防工業(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