多功能流水灯课程设计报告.doc

重庆交通大学多功能流水灯课程设计报告20132014学年第一学期学院： 机电与汽车工程学院专业： 机械电子工程班级： 11级机电子3班姓名： 学号： 指导老师： 摘 要在平常生活工作中，我们经常看到不同的彩灯，其中也包括本电路设计的多功能流水灯，这种灯主要利用计数器，触发器，本设计方案中利用NE555构成多谐振荡产生连续脉冲作为CD4017的脉冲源，在经过74HC240驱动输入到发光二极管。关键字：连续脉冲 流水灯 多功能 前 言 随着电子技术的快速发展尤其是数字技术的突飞猛进，多功能流水灯凭着简易，高效，稳定等特点在各种娱乐场所、店铺门面装饰、家居装潢、城市墙壁更是随处可见，与此同时，还有一些城市采用不同的流水灯打造属于自己的城市文明，塑造自己的城市魅力。目前，多功能流水灯的种类已有数十种，如广告装潢、家居装饰、店铺招牌灯等等。所以，多功能流水灯的设计具有相当的代表性。多功能流水灯，就是要具有一定的变化规律的功能，主要考察了数字电路中的计数器、多谐振荡等，多谐振荡电路给其它的电路提供脉冲源，设计过程中需要了解相关芯片（NE555、CD4017、74HC240）的具体功能，引脚图，真值表，认真布局，在连接过程中更要仔细认真。 第一章 设计意义及目的1.1、设计意义：A、熟悉多功能流水灯的原理与功能；B、掌握数字电路的功能，学会如何用555时钟电路产生方波信号；C、熟悉掌握计数器、震荡器的功能与原理；D、了解时序电路与逻辑电路的功能与应用。1.2、设计目的：A、掌握组合逻辑电路、时序逻辑电路及数字逻辑电路系统的设计、安装、测试方法；B、进一步巩固所学的理论知识，提高运用所学知识分析和解决实际问题的能力；C、提高电路布局布线及检查和排除故障的能力；E、提高自己焊接电路板的能力；F、培养书写综合实验报告的能力。第二章 方案设计2.1、设计思路： 由555时钟电路产生的方波信号，输入到10位计数分频器(CD4017)，分频计数产生输出信号经过74HC240驱动后输出到发光二极管上，发光二极管循环依次点亮。 由于74HC240只能对8位二进制数进行反相，所以电路中加入了两个三极管非门。三极管非门应保证当输入低电平时三极管可靠地截至，则输出为高电平；当输入高电平时三极管工作在深度饱和状态，则输出为低电平。2.2、元件组成： 根据多功能流水灯的设计思路，可知多功能流水灯有以下元件组成：NE555谐振荡器、CD4017计数器、74HC240反相、9014三极管（2个）、电阻为470（10个）、电阻10K（3个）电阻300K（1个），LED灯（10个），电容0.47F/10 V（1个）和电容0.01F/10V（1个）。第三章 系统设计方案3.1、NE555谐振荡器电路中NE555由于555的脚处于低电平，故输出端脚呈高电平；当电源经R1、R2向C3充电到2/3电源电压时，输出端脚电平由高变低，555内部放电管导通，电容C2经W和R2向555的脚放电，直至C2两端电压低于13电源电压时，555的脚又由低电平变为高电平，C2又再次充电，如此循环工作，形成振荡。555的频率可以通过改变电位器的阻值而改变，其时钟输出直接进入4017的14脚，这样来驱动10个LED负载，使其循环点亮。3.2、分频器CD4017CD4017计数器总共有16个引脚，其中它有10个引脚是输出端，CLK为脉冲信号输入端，时钟输入端的斯密特触发器具有脉冲整形功能，对输入时钟上升和下降时间无限制，随着脉冲的输入CHF4017 10个输出引脚依次输出高电平，当完成10个输出时CHF4017自动复位，CO（进位输出）在前五个脉冲为高电平，后五个脉冲时为低电平。运用555时基电路构成多谐震荡器以提供时钟脉冲。3.3、74HC240由于74HC240只能对8位二进制数进行反相，所以电路中加入了两个三极管非门。三极管非门应保证当输入低电平时三极管可靠地截至，则输出为高电平；当输入高电平时三极管工作在深度饱和状态，则输出为低电平。 3.4、流水灯总电路：CLK14E13MR15CO12Q03Q12Q24Q37Q410Q51Q65Q76Q89Q911U14017R4DC7Q3GND1VCC8TR2TH6CV5U2NE555R1300kR210k1A121A241A361A482A1112A2132A3152A4171G12G191Y1181Y1161Y3141Y4122Y192Y272Y352Y43U374HC240R3470R4470R5470R6470R7470R8470R9470R10470R11470R12470R1310kR1410kQ19014Q2IRFL9014D1LEDD2LEDD3LEDD4LEDD5LEDD6LEDD7LEDD8LEDD9LEDD10LEDV=5VC10.01uFC20.47uF 第四章 电路板制作4.1、电路板连线：根据上图所示的电路，在电路板上安放好元器件，再依次焊接上。4.2、电路板的调试：（1）检查电路设计的原理图，并确定连接无误；（2）检测导线是否断路，再用万用表检测每部分是否完好；（3）检查整个电路是否都正确，看每个发光二极管是不是都能正常发光，各部件均能正常工作，看流水灯是否能正常工作。4.3、可能出现的问题及处理方法：（1）如果流水灯不能正常工作，检查电路是否正确，如果仍然无法工作，就在检查看电路焊接上是否有虚焊等情况；（2）如果只有一部分LED灯没有亮，那就检查看那些没亮的LED灯是否有故障，如果没有故障再看那部分的连接有没有错误； （3）如果只有一个灯光点亮且不闪烁，检查相连电容是否烧坏或反接，如若不是则是元件本身的问题。（）如果接上电源后，出现冒烟等现象，应立即断开电源，检查设备全面排除故障。第五章结果分析和总结5.1、结果分析：在根据电路图连接好线路并焊好电路板之后，接上电源观察结果，发现十个灯泡都不工作，无法起到流水灯的功效，出现这种情况可能原因如下：1. 由于导线不够，造成连线过于紧密，造成短路，这可能是最为主要原因；2. 因为缺少经验，所以在焊接上可能存在虚焊和焊不足；3. 可能是元件的故障造成的。5.2、总结：通过这一次课程设计，了解了多功能流水灯的一系列功能，学到了如何使用NE555产生方波信号，学会了制作多功能流水灯的一般工艺，在这一次的课程设计中第一次接触到了仿真软件，学会了一些的简单基本操作。通过焊电路板的过程，学到了焊电路的一些东西，虽说原料有限，在原料不足的情况下也学到了不少。 附录1. NE555引脚图2. NE555集成电路内部方框图3. NE555电路的引脚功能触发阈值复位IS放电端输出H导通LH原状态H截止HL导通L4. CD4017引脚图。5、NE555引脚说明：1脚 地； 2脚 低触发控制输入端；3脚 输出； 4脚 复位端；5脚 控制电压端； 6脚 高触发端；7脚 放电开关端； 8脚 电源；6、CD4017引脚说明：1脚：第5输出端 2脚：第1输出端3脚：第0输出端，电路清零时，该端为高电平 4脚：第2输出端5脚：第6输出端 6脚：第7输出端7脚：第3输出端 8脚：电源负极9脚：第8输出端 10脚：第4输出端11脚：第9输出端12脚：级联进位输出端，每输入10个时