十路追逐式闪光灯

1、目 录前言11 设计介绍21.1引言2 1.2 设计原理 2 2 电阻的使用方法32.1电阻的种类与使用32.2电阻器阻值标示方法 5 2.3可变电阻53 电容的使用方法7 3.1电容的种类与使用7 3.2电容值的表示方法84 二极管10 4.1发光二极管简介10 4.2发光二极管分类105 设计中芯片介绍12 5.1 NE55512 5.2 CD4017146整流桥原理177变压器18 7.1变压器的简介18 7.2变压器的原理198 设计电路分析20 8.1电源模块调试20 8.2显示模块调试20 8.3整体电路调试219结束语25参考文献 26致谢27前言 发光二极管简称LED，采用砷化

2、镓、镓铝砷、和磷化镓等材料制成，其内部结构为一个PN结，具有单向导电性。 发光二极管现有光、热两种，都能以不同的电路组态，可以当作输出开关、模拟或脉冲频率信号。其可供开发的扩展空间将十分可观。为了拓宽发光二极管的应用领域，很有从深度上和广度上进一步研究的价值。 发光二极管的发光原理同样可以用PN结的能带结构来解释。制作半导体发光二极管的材料是重掺杂的，热平衡状态下的N区有很多迁移率很高的电子，P区有较多的迁移率较低的空穴。由于PN结阻挡层的限制，在常态下，二者不能发生自然复合。，而当给PN结加以正向电压时，沟区导带中的电子则可逃过PN结的势垒进入到P区一侧。于是在PN结附近稍偏于P区一边的地方

3、，处于高能态的电子与空穴相遇时，便产生发光复合。这种发光复合所发出的光属于自发辐射，辐射光的波长决定于材料的禁带宽度Eg，即 1240 V/Eg（mm） 发光二极管具有可靠性较高，室温下连续工作时间长、光功率电流线性度好等显著优点，而且由于此项技术已经发展得比较成熟，所以其价格非常便宜。因此在一些简易的光纤传感器的设计中，如果LED能够胜任，选用它作为光源即可大大降低整个传感器的成本。然而LED的发光机理决定了它存在着很多的不足，如输出功率小、发射角大、谱线宽、响应速度低等。因此，在一些需要功率高、调制速率快、单色性好的光源的传感器设计中，就不得不以提高成本为代价，选用其它更高性能的光源。常用

4、的是发红光、绿光或黄光的二极管。 本文在前述特性的基础上，结合生产工艺和应用开发实践，在半导体工作机理上和电路应用组态上进行了深入的扩展研究，制作了追逐式流水灯。设计中所用到的元器件都具有体积小、生产工艺简单、成本低、使用方便等特点。第一章 设计介绍1.1引言都市的霓虹灯似天上彩虹、像人间银河、更酷似一个梦幻世界，引人入胜，使人难以忘怀。因此、霓虹灯是一种投入较少、效果强烈、经济实用的广告形式。 霓虹灯是一种冷阴极辉光放电管，其辐射光谱具有极强的穿透大气的能力，色彩鲜艳绚丽、多姿，发光效率明显优于普通的白 炽灯，它的线条结构表现力丰富，可以加工弯制成任何几何形状，满足设计要求，通过电子程序控制

5、，可变幻色彩的图案和文字 受到人们的欢迎。 霓虹灯的亮、美、动特点，是目前任何电光源所不能替代的，在各类新型光源不断涌现和竞争中独领风骚。十路追逐式闪光灯的设计就是源于霓虹灯的原理，美丽的彩灯循环闪烁，像极美丽的霓虹灯，其美丽的灯光、简单的外观，让人不觉慨叹。该控制器由不规则时钟信号发生器、发光二极管等组成。1.2 设计原理在实验之前，先要得到+6V直流电源以提供电流，电路图如下：图1-1电源原理图该电路起到改变电压电流的作用，市电220V通过N1：N2=220：10的变压器，电压变为+10V，再经过桥式整流电路Bridge1将交流变为直流电，经过一个电容C3，再次进行滤波，通过芯片IC780

6、5再次减压变为要求的电压，当电源接通时，合上开关S1，D0导通变亮。NE555用来产生时间脉冲，通过调节滑动变阻器R4，改变流水灯变化的频率，通过CD4017输出十路发光二级管，导通发光。电路图如下图（图1-2）图1-2设计原理图第二章 电阻的使用方法2.1电阻的种类与使用导电体对电流的阻碍作用称着电阻，用符号R表示，单位为欧姆、千欧、兆欧，分别用、K、M表示。一、电阻器的分类1、线绕电阻器：通用线绕电阻器、精密线绕电阻器、大功率线绕电阻器、高频线绕电阻器。2、薄膜电阻器：碳膜电阻器、合成碳膜电阻器、金属膜电阻器、金属氧化膜电阻器、化学沉积膜电阻器、玻璃釉膜电阻器、金属氮化膜电阻器。3、实心电

7、阻器：无机合成实心碳质电阻器、有机合成实心碳质电阻器。4、敏感电阻器：压敏电阻器、热敏电阻器、光敏电阻器、力敏电阻器、气敏电阻器、湿敏电阻器。 二、常用电阻器 图2-1 碳膜电阻 图2-2金属膜电阻 图2-3金属氧化膜电阻 图2-4绕线电阻1、实芯碳质电阻器用碳质颗粒壮导电物质、填料和粘合剂混合制成一个实体的电阻器。特点：价格低廉，但其阻值误差、噪声电压都大，稳定性差，目前较少用。2、绕线电阻器绕线电阻具有较低的温度系数，阻值精度高， 稳定性好，耐热耐腐蚀，主要做精密大功率电阻使用，缺点是高频性能差，时间常数大。3、薄膜电阻器用蒸发的方法将一定电阻率材料蒸镀于绝缘材料表面制成。主要如下：3.1

8、 碳膜电阻器将结晶碳沉积在陶瓷棒骨架上制成。碳膜电阻器成本低、性能稳定、阻值范围宽、温度系数和电压系数低，是目前应用最广泛的电阻器。3.2 金属膜电阻器。金属膜电阻比碳膜电阻的精度高，稳定性好，噪声， 温度系数小。在仪器仪表及通讯设备中大量采用。3.3 金属氧化膜电阻器在绝缘棒上沉积一层金属氧化物。由于其本身即是氧化物，所以高温下稳定，耐热冲击，负载能力强。3.4 合成膜电阻由于其导电层呈现颗粒状结构，所以其噪声大，精度低，主要用他制造高压， 高阻， 小型电阻器。4、金属玻璃铀电阻器将金属粉和玻璃铀粉混合，采用丝网印刷法印在基板上。耐潮湿， 高温， 温度系数小，主要应用于厚膜电路。5、贴片电阻

9、SMT片状电阻是金属玻璃铀电阻的一种形式，他的电阻体是高可靠的钌系列玻璃铀材料经过高温烧结而成，电极采用银钯合金浆料。体积小，精度高，稳定性好，由于其为片状元件，所以高频性能好。6、敏感电阻敏感电阻是指器件特性对温度，电压，湿度，光照，气体， 磁场，压力等作用敏感的电阻器。敏感电阻的符号是在普通电阻的符号中加一斜线，并在旁标注敏感电阻的类型，如：t. v等。2.2电阻器阻值标示方法电阻器阻值标示方法1、直标法：用数字和单位符号在电阻器表面标出阻值，其允许误差直接用百分数表示，若电阻上未注偏差，则均为20%。2、文字符号法：用阿拉伯数字和文字符号两者有规律的组合来表示标称阻值，其允许偏差也用文字

10、符号表示。符号前面的数字表示整数阻值，后面的数字依次表示第一位小数阻值和第二位小数阻值。表示允许误差的文字符号文字符号DFGJKM允许偏差0.5%1%2%5%10%20%3、数码法：在电阻器上用三位数码表示标称值的标志方法。数码从左到右，第一、二位为有效值，第三位为指数，即零的个数，单位为欧。偏差通常采用文字符号表示。4、色标法：用不同颜色的带或点在电阻器表面标出标称阻值和允许偏差。国外电阻大部分采用色标法。黑-0、棕-1、红-2、橙-3、黄-4、绿-5、蓝-6、紫-7、灰-8、白-9、金-5%、银-10%、无色-20%当电阻为四环时，最后一环必为金色或银色，前两位为有效数字， 第三位为乘方数

11、，第四位为偏差。 当电阻为五环时，最後一环与前面四环距离较大。前三位为有效数字， 第四位为乘方数， 第五位为偏差。2.3可变电阻可变电阻是阻值可以调整的电阻器，用于需要调节电路电流或需要改变电路阻值的场合。可变电阻器可以改变信号发生器的特性，使灯光变暗，启动电动机或控制它的转速。根据用途的不同，可变电阻器的电阻材料可以是金属丝、金属片、碳膜或导电液。对于一般大小的电流，常用金属型的可变电阻器。在电流很小的情况下，则使用碳膜型。当电流很大时，电解型最合用；这种可变电阻器的电极都浸在导电液中。电势计是可变电阻器的特殊形式，它使未知电压或未知电势相平衡，从而测出未知电压或未知电势差的大小。更为常用的

12、电势器只不过是一个有两个固定接头的电阻器，第三个接头连到一个可调的电刷上。可变电阻是阻值能够从0到规定的值连续变化的电阻。它的电阻体是在马蹄形的纸胶板上涂上一层碳膜制成。它的阻值变化和中间触头位置的关系有直线式、对数式和指数式三种。碳膜电位器有大型、小型、微型几种，有的和开关一起组成带开关电位器。还有一种直滑式碳膜电位器靠滑动杆在碳膜上滑动来改变阻值的。这种电位器调节方便。第三章 电容的使用方法3.1电容的种类与使用电容器:电子设备中充当整流器的平滑滤波、电源和退耦、交流信号的旁路、交直流电路的交流耦合等的电子元件称为电容器。电容器（简称电容）也是组成电子电路的主要元件。它可以储存电能，具有充

13、电、放电及通交流、隔直流的特性。一、电容器的结构特性与作用1电容器的结构特性：电容器是由两个相互靠近的金属电极板，中间夹一层绝缘介质构成的。在电容器的两个电极加上电压时，电容器就能储存电能。电容器具有“通交流、隔直流”的特性。直流电的极性和电压大小是固定不变的，不能通过电容器。而交流电的极性和电压的大小是不断变化的，能使电容器不断地充电与放电，形成充、放电电流。2.电容器的作用电容器在电子线路中的作用一般概括为：通交流、阻直流。 电容器通常起滤波、旁路、耦合、去耦、转相等电气作用，是电子线路必不可少的组成部分。 在集成电路、超大规模集成电路已经大行其道的今天，电容器作为一种分立式无源元件仍然大

14、量使用于各种功能的电路中，其在电路中所起的重要作用可见一斑。 作贮能元件也是电容器的一个重要应用领域，同电池等储能元件相比，电容器可以瞬时充放电，并且充放电电流基本上不受限制，可以为熔焊机、闪光灯等设备提供大功率的瞬时脉冲电流。 二、电容器的分类1铝电解电容器：它是由铝圆筒做负极、里面装有液体电解质，插人一片弯曲的铝带做正极制成。2钽铌电解电容器：它用金属钽或者铌做正极，用稀硫酸等配液做负极，用钽或铌表面生成的氧化膜做介质制成。其特点是：体积小、容量大、性能稳定、寿命长。绝缘电阻大。温度性能好，用在要求较高的设备中。 3陶瓷电容器：用陶瓷做介质。其特点是：体积小、耐热性好、损耗小、绝缘电阻高，

15、但容量小，适用于高频电路。 图 3-1铝电解电容 图 3-2钽电解电容 图3-3 薄膜电容 图3-4陶瓷电容4云母电容器：用金属箔或在云母片上喷涂银层做电极板，极板和云母一层一层叠合后，再压铸在胶木粉或封固在环氧树脂中制成。其特点是：介质损耗小、绝缘电阻大。温度系数小，适用于高频电路。 5.薄膜电容器：结构相同于纸介电容器，介质是涤纶或聚苯乙烯。涤纶薄膜电容，介质常 数较高，体积小、容量大、稳定性较好，适宜做旁路电容。 6.纸介电容器：用两片金属箔做电极，夹在极薄的电容纸中，卷成圆柱形或者扁柱形芯 子，然后密封在金属壳或者绝缘材料壳中制成。它的特点是体积较小，容量可以做得较大。但是固有电感和损

16、耗比较大，适用于低频电路。 7 金属化纸介电容器：结构基本相同于纸介电容器，它是在电容器纸上覆上一层金属膜来代金属箔，体积小、容里较大，一般用于低频电路。 8 油浸纸介电容器：它是把纸介电容浸在经过特别处理的油里，能增强其耐压。其特点是 电容量大、耐压高，但体积较大。 此外，在实际应用中，第一要根据不同的用途选择不同类型的电容器；第二要考虑到电容 器的标称容量，允许误差、耐压值、漏电电阻等技术参数；第三对于有正、负极性的电解电容器来说，正、负极在焊接时不要接反。3.2电容值的表示方法1、直标法用数字和单位符号直接标出。如1uF表示1微法，有些电容用“R”表示小数点，如R56表示0.56微法。2

17、、文字符号法用数字和文字符号有规律的组合来表示容量。如p10表示0.1pF,1p0表示1pF,6P8表示6.8pF, 2u2表示2.2uF.3、色标法用色环或色点表示电容器的主要参数。电容器的色标法与电阻相同。 电容器偏差标志符号：+100%-0-H、+100%-10%-R、+50%-10%-T、+30%-10%-Q、+50%-20%-S、+80%-20%-Z4、数学计数法如瓷介电容，标值272，容量就是：27*100pF=2700pF.如果标值473，即为47*1000pF=0.047uF。（后面的2、3，都表示10的多少次方）。又如：332=33*100pF=3300pF。第四章 发光二极

18、管4.1发光二极管简介发光二极管简称为LED。由镓（Ga）与砷（AS）、磷（P）的化合物制成的二极管，当电子与空穴复合时能辐射出可见光，因而可以用来制成发光二极管，在电路及仪器中作为指示灯，或者组成文字或数字显示。砷化镓二极管发红光，磷化镓二极管发绿光，碳化硅二极管发黄光。发光二极管（LED）是用半导体材料制作的正向偏置的PN结二极管。其发光机理是当在PN结两端注入正向电流时，注入的非平衡载流子（电子空穴对）在扩散过程中复合发光，这种发射过程主要对应光的自发发射过程。按光输出的位置不同，发光二极管可分为面发射型和边发射型。我们最常用的LED是双异质结边发光二极管。 发光二极管的发光原理同样可以

19、用PN结的能带结构来解释。制作半导体发光二极管的材料是重掺杂的，热平衡状态下的N区有很多迁移率很高的电子，P区有较多的迁移率较低的空穴。由于PN结阻挡层的限制，在常态下，二者不能发生自然复合。，而当给PN结加以正向电压时，沟区导带中的电子则可逃过PN结的势垒进入到P区一侧。于是在PN结附近稍偏于P区一边的地方，处于高能态的电子与空穴相遇时，便产生发光复合。这种发光复合所发出的光属于自发辐射，辐射光的波长决定于材料的禁带宽度Eg，即 1240 V/Eg （mm）发光二极管具有可靠性较高，室温下连续工作时间长、光功率电流线性度好等显著优点，而且由于此项技术已经发展得比较成熟，所以其价格非常便宜。因

20、此在一些简易的光纤传感器的设计中，如果LED能够胜任，选用它作为光源即可大大降低整个传感器的成本。然而LED的发光机理决定了它存在着很多的不足，如输出功率小、发射角大、谱线宽、响应速度低等。因此，在一些需要功率高、调制速率快、单色性好的光源的传感器设计中，就不得不以提高成本为代价，选用其它更高性能的光源。 由于不同材料的禁带宽度不同，所以由不同材料制成的发光二极管可发出不同波长的光。另外，有些材料由于组分和掺杂不同，例如，有的具有很复杂的能带结构，相应的还有间接跃迁辐射等，因此有各种各样的发光二极管。4.2发光二极管分类一、 按发光管发光颜色分 按发光管发光颜色分，可分成红色、橙色、绿色（又细

21、分黄绿、标准绿和纯绿）、蓝光等。另外，有的发光二极管中包含二种或三种颜色的芯片。 根据发光二极管出光处掺或不掺散射剂、有色还是无色，上述各种颜色的发光二极管还可分成有色透明、无色透明、有色散射和无色散射四种类型。散射型发光二极管和达于做指示灯用。 二、 按发光管出光面特征分圆灯、方灯、矩形、面发光管、侧向管、表面安装用微型管等。圆形灯按直径分为2mm、4.4mm、5mm、8mm、10mm及20mm等。国外通常把3mm的发光二极管记作T-1；把5mm的记作T-1（3/4）；把4.4mm的记作T-1（1/4）。 三、按发光二极管的结构分 按发光二极管的结构分有全环氧包封、金属底座环氧封装、陶瓷底座

22、环氧封装及玻璃封装等结构。 四、按发光强度和工作电流分 按发光强度和工作电流分有普通亮度的LED（发光强度100mcd）；把发光强度在10100mcd间的叫高亮度发光二极管。 一般LED的工作电流在十几mA至几十mA，而低电流LED的工作电流在2mA以下（亮度与普通发光管相同）。 除上述分类方法外，还有按芯片材料分类及按功能分类的方法。第五章 设计中芯片介绍5.1 NE555一、NE555为8脚时基集成电路， 各脚主要功能 1-地 GND 2-触发 3-输出 4-复位 5-控制电压 6-门限(阈值） 7-放电 8-电源电压Vcc 图5-1 NE555管脚图 NE555时基电路封形式有两种，一是

23、DIP双列直插8脚封装，另一种是SOP-8小型（SMD）封装形式。其他HA17555、LM555、CA555分属不同的公司生产的产品。内部结构和工作原理都相同。 二、555时基集成电路的工作原理与应用装图 图5-2 NE555的外形封装图555时基电路是一种将模拟功能与逻辑功能巧妙结合在同一硅片上的组合集成电路。它设计新颖，构思奇巧，用途广泛，备受电子专业设计人员和电子爱好者的青睐，人们将其戏称为伟大的小IC。1972年，美国西格尼蒂克斯公司(Signetics)研制出Tmer NE555双极型时基电路，设计原意是用来取代体积大,定时精度差的热延迟继电器等机械式延迟器。但该器件投放市场后，人们

24、发现这种电路的应用远远超出原设计的使用范围，用途之广几乎遍及电子应用的各个领域，需求量极大。美国各大公司相继仿制这种电路 1974年西格尼蒂克斯公司又在同一基片上将两个双极型555单元集成在一起，取名为NF556。1978年美国英特锡尔公司(Intelsil)研制成功CMOS型时基电路ICM555 1CM556,后来又推出将四个时基电路集成在一个芯片上的四时基电路558 由于采用CMOS型工艺和高度集成，使时基电路的应用从民用扩展到火箭、导弹,卫星,航天等高科技领域。在这期间，日本、西欧等各大公司和厂家也竞相仿制、生产。尽管世界各大半导体或器件公司、厂家都在生产各自型号的555556时基电路，

25、但其内部电路大同小异，且都具有相同的引出功能端。鉴于各种双极型的555集成块的内部电路大同小异，下面我们以CA555为例分析其内部电路和原理。从CA555时基电路的内部等效电路图中可看到，VTl-VT4、VT5、VT7组成上比较器Al，VT7的基极电位接在由三个5k电阻组成的分压器的上端，电压为VDD；VT9-VT13组成下比较器A2，VTl3的基极接分压器的下端，参考电位为VDD。在电路设计时，要求组成分压器的三个5k电阻的阻值严格相等，以便给出比较精确的两个参考电位VDD和VDD。VTl4-VTl7与一个4.7k的正反馈电阻组合成一个双稳态触发电路。VTl8-VT21组成一个推挽式功率输出

26、级，能输出约200mA的电流。VT8为复位放大级，VT6是一个能承受50mA以上电流的放电晶体三极管。双稳态触发电路的工作状态由比较器A1、A2 的输出决定。 555时基电路的工作过程如下：当2脚，即比较器A2的反相输入端加进电位低于VDD的触发信号时，则VT9、VTll导通，给双稳态触发器中的VTl4提供一偏流，使VTl4饱和导通，它的饱和压降Vces箝制VTl5的基极处于低电平，使VTl5截止，VTl7饱和，从而使 VTl8截止，VTl9导通，VT20完全饱和导通，VT21截止。因此，输出端3脚输出高电平。此时，不管6端(阈值电压)为何种电平，由于双稳态触发器(VTl4-VTl7)中的47

27、k电阻的正反馈作用(VTl5的基极电流是通过该电阻提供的)，3脚输出高电平状态一直保持到6脚出现高于VDD 的电平为止。当触发信号消失后，即比较器A2反相输入端2脚的电位高于VDD，则VT9、VTll截止，VTl4因无偏流而截止，此时若6脚无触发输入，则VTl7的Vces饱和压降通过4.7k电阻维持VTl3截止，使VTl7饱和稳态不变，故输出端3脚仍维持高电平。同时，VTl8的截止使 VT6也截止。当触发信号加到6脚时，且电位高于VDD时，则VTl、VT2、VT3皆导通。此时，若2脚无外加触发信号使VT9、VTl4截止，则 VT3的集电极电流供给VTl5偏流，使该级饱和导通，导致VTl7截止，

28、进而VTl8导通，VTl9、VT2。都截止，VT21饱和导通，故3脚输出低电平。当6脚的触发信号消失后，即该脚电位降至低于VDD时，则VTl、VT2、VT3皆截止，使VTl5得不到偏流。此时，若2脚仍无触发信号，则 VTl5通过4.7k电阻得到偏流，使VTl5维持饱和导通，VTl7截止的稳态，使3脚输出端维持在低电平状态。同时，VTl8的导通，使放电级 VT6饱和导通。通过上面两种状态的分析，可以发现：只要2脚的电位低于VDD，即有触发信号加入时，必使输出端3脚为高电平；而当6脚的电位高于 VDD时，即有触发信号加进时，且同时2脚的电位高于VDD时，才能使输出端3脚有低电平输出。4脚为复位端。

29、当在该脚加有触发信号，即其电位低于导通的饱和压降0.3V时，VT8导通，其发射极电位低于lV，因有D3接入，VTl7为截止状态，VTl8、VT21饱和导通，输出端3脚为低电平。此时，不管2脚、6脚为何电位，均不能改变这种状态。因VT8的发射极通过D3及VTl7的发射极到地，故VT8的发射极电位任何情况下不会比1.4V电压高。因此，当复位端4脚电位高于1.4V时，VT8处于反偏状态而不起作用，也就是说，此时输出端3脚的电平只取决于2脚、6脚的电位。 根据上面的分析，CA555时基电路的内部等效电路可简化为如图所示的等效功能电路。显然，555电路(或者专556电路)内含两个比较器A1和A2、一个触

30、发器、一个驱动器和一个放电晶体管。两个比较器分别被电阻R1、R2和R3构成的分压器设定的VDD和VDD。参考电压所限定。为进一步理解其电路功能，并灵活应用555集成块，下面简要说明其作用机理。三个5k电阻组成的分压器，使内部的两个比较器构成一个电平触发器，上触发电平为VDD，下触发电平为VDD。在5脚控制端外接一个参考电源Vc，可以改变上、下触发电平值。比较器Al的输出同或非门l的输入端相接，比较器A2 的输出端接到或非门2的输入端。由于由两个或非门组成的RS触发器必须用负极极性信号触发，因此，加到比较器Al同相端6脚的触发信号，只有当电位高于反相端5脚的电位时，RS触发器才翻转；而加到比较器

31、A2反相端2脚的触发信号，只有当电位低于A2同相端的电位VDD时，RS触发器才翻转。 通过上面对等效功能电路和CA555时基电路的内部等效电路的分析，可得出555各功能端的真值表。 引脚2 6 4 3 7电平 VDD * 1.4V高电平 悬空状态电平 VDD VDD 1.4V低电平 低电平电平 VDD 1.4V保持电平 保持电平 0.3V低电平 低电平由表可看出，S、R、MR的输入不一定是逻辑电平，可以是模拟电平，因此，该集成电路兼有模拟和数字电路的特色。5.2 CD4017CD4017 是5 位Johnson 计数器，具有10 个译码输出端，CP、CR、INH 输入端。时钟输入端的斯密特触发

32、器具有脉冲整形功能，对输入时钟脉冲上升和下降时间无限制。INH 为低电平时，计数器在时钟上升沿计数； 反之，计数功能无效。CR 为高电平 图5-3 CD4017的封装时，计数器清零。 Johnson 计数器，提供了快速操作、2 输入译码选通和无毛刺译码输出。防锁选通，保证了正确的计数顺序。译码输出一般为低电平，只有在对应时钟周期内保持高电平。在每10 个时钟输入周期CO 信号完成一次进位，并用作多级计数链的下级脉动时钟。一、CD4017 提供16 引线多层陶瓷双列直插(D)、熔封陶瓷双列直插(J)、塑料双列直插(P)和陶瓷片状载体(C)4种封装形式。引出端功能符号：CO：进位脉冲输渊CP：时钟

33、输入端CR：清除端INH：禁止端Q0-Q9 计数脉冲输出端VDD：正电源 VSS：地 二、CD4017工作原理及应用电路图: 图5-4 CD4017的管脚图 图5-4 CD4017原理图十进制计数分频器CD4017，其内部由计数器及译码器两部分组成，由译码输出实现对脉冲信号的分配，整个输出时序就是Q0、Q1、Q2、Q9依次出现与时钟同步的高电平，宽度等于时钟周期。 CD4017有10个输出端（Q0Q9）和1个进位输出端Q5-Q9。每输入10个计数脉冲，Q5-Q9就可得到1个进位正脉冲，该进位输出信号可作为下一级的时钟信号。CD4017有3个输（MR、CP0和CP1），MR为清零端，当在MR端上

34、加高电平或正脉冲时其输出Q0为高电平，其余输出端（Q1Q9）均为低电平。CP0和CPl是2个时钟输入端，若要用上升沿来计数，则信号由CP0端输入；若要用下降沿来计数，则信号由CPl端输入。设置2个时钟输入端，级联时比较方便，可驱动更多二极管发光。 由此可见，当CD4017有连续脉冲输入时，其对应的输出端依次变为高电平状态，故可直接用作顺序脉冲发生器。三、应用用CD4017制成的彩灯电路：CD4017输出高电平的顺序分别是、脚，故、脚的高电平使6串彩灯向右顺序发光，、脚的高电平使6串彩灯由中心向两边散开发光。各种发光方式可按自己的需要进行具体的组合，若要改变彩灯的闪光速度，可改变电容C1的大小。

35、第六章 整流桥的原理整流桥就是将整流管封在一个壳内了.分全桥和半桥.全桥是将连接好的桥式整流电路的四个二极管封在一起.半桥是将两个二极管桥式整流的一半封在一起,用两个半桥可组成一个桥式整流电路,一个半桥也可以组成变压器带中心抽头的全波整流电路, 选择整流桥要考虑整流电路和工作电压。一、整流桥堆 整流桥堆一般用在全波整流电路中，它又分为全桥与半桥。 全桥是由4只整流二极管按桥式全波整流电路的形式连接并封装为一体构成的，图是其外形。 全桥的正向电流有0.5A、1A、1.5A、2A、2.5A、3A、5A、10A、20A、35A、50A等多种规格，耐压值（最高反向电压）有25V、50V、100V、20

36、0V、300V、400V、500V、600V、800V、1000V等多种规格。 常用的国产全桥有BZ系列，进口全桥有ST、IR等。硅整流桥组是一种用硅整流器件构成的整流电路装置。按交流电源相数的不同，可分为单相整流桥和三相整流桥。这种整流电路装置的结构一般分为两种。一种是管芯按所需方式连接成桥后，密封在壳体中，用环氧树脂浇灌密封、塑料密封或金属密封，散热器与壳体成为一体，或另加散热器。密封后的桥组有交流输入端子和直流输出端子。这种结构具有体积小、使用方便、装配简单等优点，缺点是其中器件有个别损坏时难以更换。另一种是整流器件固定在散热器上，按所需电路连接成桥组。这种结构有整体性好、结构紧凑、体积

37、小等特点。前者常用于小功率桥组，后者常用于中功率及大功率桥组。此外，还有在同一硅片上制成整流桥的固体电路。 二、二极管整流桥原理二极管的基本性质是“单向导电”，交流电流过时，只有正（或负）半周时电流能流过，而在负（或正）半周时，电流是截止的，就是说，只有半个周期的电流流过，另半个周期因为电流方向是相反的不能流过，这样在电路中就只有一个方向的电流了，也就是把交流电变成了单身脉动电流，这就是它能整流的基本原理。第七章 变压器（Transformer）7.1变压器的简介一、变压器的结构简介 1.铁心 铁心是变压器中主要的磁路部分。通常由含硅量较高，厚度为 0.35 或 0.5 mm， 表面涂有绝缘漆

38、的热轧或冷轧硅钢片叠装而成 铁心分为铁心柱和铁轭俩部分，铁心柱套有绕组；铁轭闭合磁路之用 铁心结构的基本形式有心式和壳式两种 。2.绕组 绕组是变压器的电路部分，它是用纸包的绝缘扁线或圆线绕成 变压器的基本原理是电磁感应原理，现以单相双绕组变压器为例说明其基本工作原理当一次侧绕组上加上电压时，流过电流，在铁芯中就产生交变磁通1，这些磁通称为主磁通，在它作用下，两侧绕组分别感应电势，感应电势公式为：E=4.44fNm式中：E-感应电势有效值 f-频率 N-匝数 m-主磁通最大值 由于二次绕组与一次绕组匝数不同，感应电势和大小也不同，当略去内阻抗压降后，电压和大小也就不同。 当变压器二次侧空载时，

39、一次侧仅流过主磁通的电流（），这个电流称为激磁电流。当二次侧加负载流过负载电流时，也在铁芯中产生磁通，力图改变主磁通，但一次电压不变时，主磁通是不变的，一次侧就要流过两部分电流，一部分为激磁电流，一部分为用来平衡，所以这部分电流随着变化而变化。当电流乘以匝数时，就是磁势。 上述的平衡作用实质上是磁势平衡作用，变压器就是通过磁势平衡作用实现了一、二次侧的能量传递。 二、变压器的类型 变压器是一种静止电机，它可以将一种电压的电能转换为另一种电压的电能。 三、变压器分类及用途 电力变压器：电力系统传输电能的升压变压器/降压变压器/配电变压器等。 电炉变压器(专用) 给电炉(如炼钢炉)供电。 电焊变压

40、器(专用) 给电焊机供电。 整流变压器(专用)： 给直流电力机车供电。 仪用变压器：用在测量设备中。 电子变压器：用在电子线路中。7.2变压器的原理一、工作原理 当一个正弦交流电压U1加在初级线圈两端时，导线中就有交变电流I1并产生交变磁通1，它沿着铁芯穿过初级线圈和次级线圈形成闭合的磁路。在次级线圈中感应出互感电势U2，同时1也会在初级线圈上感应出一个自感电势E1，E1的方向与所加电压U1方向相反而幅度相近，从而限制了I1的大小。为了保持磁通1的存在就需要有一定的电能消耗，并且变压器本身也有一定的损耗，尽管此时次级没接负载，初级线圈中仍有一定的电流，这个电流我们称为“空载电流”。如果次级接上

41、负载，次级线圈就产生电流I2，并因此而产生磁通2，2的方向与1相反，起了互相抵消的作用，使铁芯中总的磁通量有所减少，从而使初级自感电压E1减少，其结果使I1增大，可见初级电流与次级负载有密切关系。当次级负载电流加大时I1增加，1也增加，并且1增加部分正好补充了被2所抵消的那部分磁通，以保持铁芯里总磁通量不变。如果不考虑变压器的损耗，可以认为一个理想的变压器次级负载消耗的功率也就是初级从电源取得的电功率。变压器能根据需要通过改变次级线圈的圈数而改变次级电压，但是不能改变允许负载消耗的功率。三、 变压器的类型和结构 。二、 变压器的类型和结构 1、类型 除了按以上用途分类外，变压器还可以按相数/绕

42、组数目/铁心形式/冷却方式等特征分类。 按相数分：单相/三相/多相等 。按绕组数：双绕组/自耦/三绕组/多绕组 。铁心形式：心式/壳式 。冷却方式：干式/油浸式等 。2、结构(电力变压器) 变压器主要部件是绕组和铁心(器身)。 绕组是变压器的电路，铁心是变压器的磁路。二者构成变压器的核心即电磁部分。 除了电磁部分，还有油箱/冷却装置/绝缘套管/调压和保护装置等部件。 (1)铁心 型式：心式(结构简单工艺简单应用广泛)/壳式(用在小容量变压器和电炉变压器)。 材料：一般由0.35mm/0.5mm冷轧(也用热轧)硅钢片叠成。 铁心交叠：相邻层按不同方式交错叠放，将接缝错开。偶数层刚好压着奇数层的接

43、缝，从而减少了磁阻，便于磁通流通。 铁心柱截面形状：小型变压器做成方形或者矩形；大型变压器做成阶梯形。容量大则级数多。叠片间留有间隙作为油道(纵向/横向)。 (2)绕组 一般用绝缘扁铜线或圆铜线在绕线模上绕制而成。绕组套装在变压器铁心柱上，低压绕组在内层，高压绕组套装在低压绕组外层，以便于绝缘。 第八章 设计电路分析8.1电源模块调试根据电源电路原理图生成PCB板，如下图 图8-1电源PCB板利用软件Protel将画好的电源原理图生成PCB板，插上电源，用万用表测量输出端的电压是否是+6V电压。然后生成3D显示如下： 图8-2电源3D显示8.2显示模块调试根据电路原理图生成PCB板，如下： 图

44、8-3设计PCB板用+6V电池作为电源，打开开关，观察流水灯的变化，调节滑动变阻器，改变流水灯变化的频率。图8-4设计3D显示在调试时发现有些发光二级管不亮，经过检查，原来发光二级管接反，用电烙铁进行拆焊，再反过来接上。8.3整体电路调试在电子工业中，电子电路的安装与调试在电子工程技术中占有重要地位，它是把理论付诸于实践的进程，是把人们的主观设想转变为电路和电子设备的过程，是把设计转变为产品的过程。正是这一过程为电子技术在社会生活和生产实践应用中发挥巨大作用提供了现实性和可能性。当然，这一过程也是对理论设计做出检验、修改，使之更加完善的过程。一、电子电路的调试电子电路的调试是利用符合指标要求的

45、各种仪器，例如万用表、信号发生器、逻辑分析仪等各种测量仪器，对安装好的电路进行调整和测量，是判断性能好坏、各种指标是否符合设计要求的最后一关。因而，调整和测试必须遵守一定的测试方法并按一定的步骤进行。一般的测试步骤和方法如下： 1不通电检查 直观检查：直观检查电源、地线、信号线、元件引脚之间有无短路；连线处有无接触不良；二极管、三极管、电解电容等引脚有无错接；集成电路是否插对等。 检查连线：电路安装完毕后，不要急于通电，先认真检查接线是否正确，包括错线、少线、多线。多线一般是因接线时看错引脚，或者改接线时忘记去掉原来的旧线造成的，在实验中经常发生，而查线时又不易发现，调试时往往会给人造成错觉，

46、以为问题是由元器件引起的。为了避免做出错误判断，通常采用两种查线方法：一种方法是按照设计的电路图检查安装的线路，把电路图上的连线按一定顺序在安装好的线路中逐一对应检查，这种方法比较容易找出错线和少线；另一种方法是按实际线路来对照电路原理图，按照两个元件引脚连线的去向查清，查找每个去处在电路图上是否存在，这种方法不但能查出错线和少线，还能检查出是否多线。不论用什么方法查线，一定要在电路图上对查过的线做出标记，并且还要检查每个元件的引脚的使用端数是否与图纸相符。查找时最好用指针式万用表的“R1”，或用数字万用表的“X挡”。 2 通电观察 把经过准确测量的电源电压加入电路，但信号源暂不接入，电源接通

47、之后不要急于测量数据和观察结果，首先要观察有无异常现象，包括有无冒烟，是否闻到异常气味，手摸元件是否发烫，电源是否有短路现象等。如果出现异常现象，应立即关断电源，待排除故障后方可重新通电。然后再测量各元件引脚的电源电压，而不是只测量各路总电源电压，以保证元器件正常工作。3 分块调试 调试包括测试和调整两个方面。测试是在安装后对电路的参数及工作状态进行测量，调整是指在测试的基础上对电路的参数进行修正，使之满足设计要求。为了使测试顺利进行，设计的电路图上应标出各点的电位值、相应的波形以及其它数据。测试方法有两种：第一种是采用边安装边调试的方法，也就是把复杂的电路按原理图上的功能分成块进行安装调试，

48、在分块调试的基础上逐步扩大安装调试的范围，最后完成整机调试，这种方法称为分块调试。采用这种方法能及时发现问题，因此是常用的方法，对于新设计的电路更是如此。另一种方法是整个电路安装完毕，实行一次性调试。这种方法适用于简单电路或定型产品。本文仅介绍分块调试。分块调试是把电路按功能分成不同的部分，把每个部分看成一个模块。比较理想的调试程序是按信号的流向进行，这样可以把前面调试过的输出信号作为后一级的输入信号，为最后的联调创造条件。分块调试包括静态调试和动态调试。静态调试：静态调试一般指没有外加信号的条件下测试电路各点的电位。如测模拟电路的静态工作点，数字电路的各输入、输出电平及逻辑关系等，测出的数据

49、与设计值相比较，若超出范围，则应分析原因进行处理。动态调试：动态调试可以利用前级的输出信号为后级的输入信号，也可利用自身的信号检查功能块的各种指标是否满足设计要求，包括信号幅值、波形的形状、相位关系、频率、放大倍数、输出动态范围等。模拟电路比较复杂，而对于数字电路来说，由于集成度比较高，一般调试工作量不太大，只要器件选择合适，直流工作状态正常，逻辑关系就不会有太大问题，一般是测试电平的转换和工作速度。二、系统精度及其可靠性测试系统精度是设计电路很重要的一个指标。测量电路的精度校准元件应该由高于测量电路精度的仪器进行测试后，才能作为校准元器件接入电路校准精度。例如，测量电路中，校准精度时所用的电

50、容不能以标称值计算，而要经过高精度的电容表测量其准确值后，才能作为校准电容。对于正式产品，应该就以下几方面进行可靠性测试：1.抗干扰能力；2.电网电压及环境温度变化对装置的影响；3.长期运行实验的稳定性；4.抗机械振动的能力。三、电子电路的故障分析与处理在实验过程中，故障常常是不可避免的，分析和处理故障可以提高分析和解决问题的能力。分析和处理故障的过程就是从故障现象出发，通过反复测试，做出分析判断，逐步找出问题的过程。1.调试中出现故障的原因：实际电路与设计的原理图不符；元器件使用不当；设计的原理图本身不满足要求；误操作等。2.查找故障的通用方法：把合适的信号或某个模块的输出信号引到其它模块上

51、，然后依次对每个模块进行测量，直到找到故障模块为止。查找的顺序可以从输入到输出，也可以从输出到输入。找到故障模块后，要对该模块产生故障的原因进一步检查。查找模块内部故障原因的步骤：测量元器件引脚电源电压。使用面包板做实验出现故障时，要检查是否因引脚接触不良导致元器件本身没有正常工作。断开故障模块输出端所接的负载，可以判断故障来自模块本身或负载。检查安装的线路与原理图是否一致，包括连线、元件的极性及参数、集成电路的安装位置是否正确等。检查用于测量的仪器是否使用得当。检查元器件使用是否得当或者已经损坏。在实验中大量使用的是中规模集成电路，由于它的引出端较多，使用中有时会将引出端接错，从而造成故障。

52、在电路中，由于安装前经过调试，元器件损坏的可能性很小，如果怀疑某一元器件损坏，必须对它进行单独测试，对确已损坏的元器件予以更换。对反馈回路的故障判断是比较困难的，因为它是把输出信号的部分或全部以某种方式送到前面模块的输入端，使系统形成一个闭环回路，在这个闭环回路中只要有一个模块出故障，则整个系统处处存在故障现象。查找故障需要把反馈回路断开，接入一个合适的输入信号，使系统成为一个开环系统，然后再逐一查找发生故障的模块及故障元器件等。第九章 结束语 本设计在xxx老师、xxx老师的悉心指导和严格要求下业已完成，从课题选择、方案论证到具体设计和调试，无不凝聚着袁老师的心血和汗水，在三年学习和生活期间，也始终感受着导师的精心指导和无私的关怀，我受益匪浅。在闪光灯的设计制作过程中，我学会了学