双色爆闪灯(共9页)

1、精选优质文档-倾情为你奉上双色爆闪灯 张武 王博文（ 琼州学院电子信息工程学院 海南三亚 ）摘要：这次课程设计的要求是完成闪光警示灯的设计。在我们日常生活中和工业生产中，在很多情况下，需要安装警示灯和标志灯，以提醒人们注意。例如，道路施工时，需要施工现场挂上红色安全指示灯，闪烁警示灯在现实生活中应用极其广泛，主要起到警示的作用，本次设计是闪烁警示灯，主要利用的是多谐振荡器的原理，多谐振荡器又称为无稳态触发器，它没有稳定的输出状态，只有两个暂稳态，输出矩形波，在矩形波的驱动下 ，发光二极管闪烁。关键词： 数字电路 ;CD 4017 ; NE555振荡电路1课程设计的要求与任务1.1课程设计的要求

2、1）了解NE555和CD4017组成双色爆闪灯的工作原理和电路结构。2）当第1、3、5个脉冲到来时，Q0/Q2/Q4依此输出高电平，蓝色LED闪亮3次，第6、8、10个脉冲到来时，Q5、Q7、Q9依次输出高电平，红色LED闪亮3次，当第11、13、15个脉冲到来时蓝色LED再闪亮，依次循环蓝色和红色LED交替闪亮，形成模拟警灯的样子，改变RPI大小可改变振荡周期，从而改变了LED的闪亮的速度。1.2 课程设计任务1）设计一个由CD4017、NE555组成的红蓝双色爆闪灯电路。2）对照电路板进行焊接。3）对设计电路进行仿真。4）焊接的电路板进行检测并做疑问处理。5）总结此次课程设计。2课程设计的

3、方案论证和分析 利用两个555振荡电路相互协调就可以实现交替闪烁，首先要实现单个灯闪烁，并初步确定充放电的电容电阻值的范围。然后再考虑两个灯怎样实现交替闪烁，理论上可以把两个电路的3角输出接到一起，通过高低电频的阻断作用实现交替闪烁，通过进一步的分析论证并在软件上进行调试，得出方案可行的结论有效。3 实物焊接图、系统框图以及元件清单3.1焊接图 图1 双色爆闪灯实体焊接 3.2 系统框图绿红555振荡电路555振荡电路3.3 元件清单编号器件名称数量规格R1、R4、R5电阻310KR2电组122R3电阻1100RP1可调电阻1100KC1电解电容11FC2瓷片电容1103Q1、Q2三极管290

4、13IC1集成电路1NE555IC2集成电路1CD4017集成电路插座18P集成电路插座116PD1-D6二极管61N4148LED1-LED12发光二极管125mm蓝色LED13-LED28发光二极管165mm红色X1接线座12PPCB板35*130mm图 3.34 N555定时器介绍4.1 N555定时器 图4.1 N555引脚图1脚：GND(或VCC)源负端VSS或接地，一般情况下接地。2脚：TR低触发端。3脚：OUT（或Vo）输出端。4脚：R是直接清零端。当R端接低电平，则时基电路不工作，此时不论TR、TH处于何电平，时基电路输出为“0”，该端不用时应接高电平。5脚：CO(或VC)为控

5、制电压端。若此端外接电压，则可改变内部两个比较器的基准电压，当该端不用时，应将该端串入一只0.01F电容接地，以防引入干扰。6脚：TH高触发端。7脚：D放电端。该端与放电管集电极相连，用做定时器时电容的放电。电阻分压器由三个5k的等值电阻串联而成。电阻分压器为比较器C1、C2提供参考电压，比较器C1的参考电压为2/3Vcc，加在同相输入端，比较器C2的参考电压为1/3Vcc，加在反相输入端。比较器由两个结构相同的集成运放C1、C2组成。高电平触发信号加在C1的反相输入端，与同相输入端的参考电压比较后，其结果作为基本RS触发器R端的输入信号；低电平触发信号加在C2的同相输入端，与反相输入端的参考

6、电压比较后，其结果作为基本RS触发器S端的输入信号。基本RS触发器的输出状态受比较器C1、C2的输出端控制。8脚：VCC(或VDD)外接电源VCC，双极型时基电路VCC的范围是4.516V，CMOS型时基电路VCC的范围为318V。一般用5V。4.2 N555振荡电路单元电路 图4.24.3 电路工作原理 多谐振荡器是能够产生一种自激振荡的电路，由于矩形波中含有丰富的高次谐波，故称为多谐振荡电路，多谐振荡电路没有稳态，只有两个暂稳态，在自身因素的作用下两个暂稳态之间来回转换，故又称为无稳态电路，由555定时器构成的振荡电路如上图所示，R1、R2和C是外接定时元件，电路中将高电平触发端6脚和低电

7、平触发端2脚并接后接到R2和C的连接处，将放电端7脚接到R1和R2的连接处。 由于接通电源的瞬间，电容C还来不及充电，电容器两端的电压Uc为低电平，小于1/3Vcc，故2、6脚均为低电平，输出Uo为高电平放电管VT截止。这时，电源经R1、R2对电容C充电，使电压Uc上升，当Uc上升到2/3Vcc时输出Uo为低电平，放电管VT导通，把电压从1/3Vcc上升到2/3Vcc这段时间的状态称为第一暂稳态，起维持时间的长短与电容的充电时间有关，充电时间常数T=（R1+R2）C，由于VT导通，电容C通过电阻R2和放电管放电，电路进入了第二暂稳态，其维持时间的长短与电容放电时间有关，放电时间常数T=R2xC

8、，随着C的放电，Uc下降，当Uc下降到1/3Vcc时，输出U0为高电平，放电管VT截止，Vcc再次对电容C充电，电路又进入第一稳态。接通电源后电路在两个稳态之间来回翻转，则可输出矩形波，电路一旦起振后，Uc的电压总是在1/3-2/3Vcc之间变化。 5 CC4017计数器介绍5.1 CD4017 引脚功能： 如图5.1，CD4017 内部是除10 的计数器及二进制对10 进制译码电路。CD4017有16 支脚，除电源脚VDD 及VSS 为电源接脚，输入电压范围为315V之外，其余接脚为：A、频率输入脚：CLOCK(Pin14)，为频率信号的输入脚。B、数据输出脚：a、Q1-Q9(Pin3，2，

9、4，7，10，1，5，6，9，11)，为*后的时进制输出接脚，被计数到的值，其输出为Hi，其余为Lo 电位。b、CARRY OUT（Pin12），进位脚，当4017 计数10 个脉冲之后，CARRYOUT 将输出一个脉波，代表产生进位，共串级计数器使用。D、控制脚：a、CLEAR(Pin15)：清除脚或称复位(Reset)脚，当此脚为Hi 时，会使CD4017 的Q0 为”1”，其余Q1-Q9 为”0”。b、CLOCK ENABLE(Pin13)，时序允许脚，当此脚为低电位，CLOCK输入脉波在正缘时，会使CD4017 计数，并改变Q1-Q9 的输出状态。 图5.1（a） CD4017引脚图（

10、顶视图） 图5.2（b) CD4017工作时序图 6 电路原理图以及仿真6.1电路原理图图6.1 原理图 6.2 课程设计的仿真 图6.2 仿真图6.3 仿真结果 7 课程设计总结 通过这次设计，首先，深刻的体会到了分析题目的重要性，通过分析题目并提出设计方案，并且要从多个设计方案中选出一个最佳方案，这就必须要对题目所涉及的各方面进行考虑，包括是否经济实用，是否低功耗，元器件及实验条件是否允许等综合因素，这就更加需要透彻的分析题目。其次，通过设计也深刻的理解了555定时器及由它构成的震荡电路的工作原理，并且掌握了一些设计思路，在今后的设计中能够想到并且熟练的利用555定时器进行电路设计。最后，在设计过程中体会到了独立思考的重要性，遇到自