NE555+CD4017流水燈

1、電子技術課程設計課程設計報告課程名稱：電子技術課程設計設計題目：NE555+CD4017流水燈院 系： 班 級： 姓 名： 學 號： 指導教師： 時 間： 摘要流水燈的設計要求在預定的時間到來時，會產生一個控制信號控制LED燈的流向、間歇等，LED燈流向可以隨著電路的改變而改變，并具有自控、手控、流向控制功能等。主要參考數(shù)字電路中計數(shù)器的原理。NE555振蕩器的作用等相關知識在設計的過程中需要了解相關芯片（CD4017、NE555）的具體功能。認真連接設計電路，由于最后流水燈的流向十分的清晰和穩(wěn)定，所以所得的結果測試十分簡潔并且很成功。經過資料的查閱，仔細思考，以及幾種方案的比較，選定方案參考

2、如下：整個流水燈的電路由振蕩電路、譯碼電路和光源電路組成，電路的組成包括2個電容、3個電阻器和1個CD4017計時器及1個NE555定時器等元器件構成。目錄第1章 緒論3第2章 設計方案4第3章 電路設計53.1 單元電路設計53.2 總體電路設計7第4章 軟件設計7第5章 電路調試與程序測試8第6章 總結9第1章 緒論當今的社會是一個新技術層出不窮的時代，科技迅速發(fā)展，在電子領域的發(fā)展更是迅速，同時也在影響著我們的生活。隨著人民生活水平的提高，流水燈在現(xiàn)實生活中所起的作用越來越重要。例如：在人流擁擠繁忙的交通路段，閃爍著的流水交通燈，提醒著我們要遵紀交通規(guī)則，在霓虹閃爍的繁華大街上，閃爍的流

3、水燈無不吸引過路人的眼球，甚至在一些大型商場大廈的自動門上都裝有自動流水燈，告訴人們的時間和日期。通常的流水燈是應用單片機設計的，而單片機的設計成本較高，對編程的要求也比較高，由于我們學習了數(shù)字電路，所以采用了小型集成電路設計流水燈。隨著電子技術的快速發(fā)展尤其是數(shù)字技術的突飛猛進，多功能流水燈憑著簡易，高效，穩(wěn)定等特點得到普遍的應用。在各種娛樂場所、店鋪門面裝飾、家居裝潢、城市墻壁更是隨處可見，與此同時，還有一些城市采用不同的流水燈打造屬于自己的城市文明，塑造自己的城市魅力。目前，多功能流水燈的種類已有數(shù)十種，如家居裝飾燈、店鋪招牌燈等等。所以，多功能流水燈的設計具有相當?shù)拇硇?。多功能流水?/p>

4、，就是要具有一定的變化各種圖案的功能，主要考察了數(shù)字電路中一些編碼譯碼、計數(shù)器原理，555定時器構成時基電路，給其他的電路提供時序脈沖，設計過程中需要了解相關芯片（NE555、CD4017）的具體功能，引腳圖，真值表，認真布局，在連接過程中更要細致耐心第2章 設計方案一、實驗原理NE555是屬于555系列的計時IC的其中的一種型號，555系列IC的接腳功能及運用都是相容的，只是型號不同的因其價格不同其穩(wěn)定度、省電、可產生的振蕩頻率也不大相同；而555是一個用途很廣且相當普遍的計時IC，只需少數(shù)的電阻和電容，便可產生數(shù)位電路所需的各種不同頻率之脈波訊號。主要特點：1.只需簡單的電阻器、電容器，即

5、可完成特定的振蕩延時作用。其延時范圍極廣，可由幾微秒至幾小時之久。2.它的操作電源范圍極大，可與TTL，CMOS等邏輯電路配合，也就是它的輸出電平及輸入觸發(fā)電平，均能與這些系列邏輯電路的高、低電平匹配。3.其輸出端的供給電流大，可直接推動多種自動控制的負載。4.它的計時精確度高、溫度穩(wěn)定度佳，且價格便宜。CHF4017具有10個譯碼輸出端，CLK為脈沖信號輸入端，時鐘輸入端的斯密特觸發(fā)器具有脈沖整形功能，對輸入時鐘上升和下降時間無限制，隨著脈沖的輸入CHF401710個輸出引腳依次輸出高電平，當完成10個輸出時CHF4017自動復位，CO（進位輸出）在前五個脈沖為高電平，后五個脈沖時為低電平。

6、運用555時基電路構成多諧震蕩器以提供時鐘脈沖。二、設計框圖基本原理設計框圖如下圖(1)所示:電 源 定時器 十進制計數(shù)器/分頻器 光源電路圖（1）設計框圖第3章 電路設計3.1 單元電路設計3.1.1 定時器定時器由一塊時基集成電路NE555和C1、C2、R1、R2等組成（其中C1為延時充電電容，C2為抗干擾隔離電容，R1、R2為延時充電電阻，而R2又為放電電阻）。通電后，因電容C1兩端電壓不能突變，2腳的電壓為低電平，集成塊NE555的內部觸發(fā)器被置位，3腳輸出高電平。同時，由于電源經電阻R1和R2向C2充電，使6腳和2腳的電壓不斷提高，當電位上升到VCC的2/3時，集成塊NE555的內部

7、觸發(fā)器被復位，3腳的輸出電壓翻轉為低電平。同時集成塊NE555內部的放電管導通，即7腳通過內部的放電管和1腳相通，C2上儲存的電荷就通過R2、7腳放電，使6腳和2腳的電壓不斷下降，當電位降低到VCC的1/3時，集成塊NE555的內部觸發(fā)器被置位。同時集成塊NE555內部的放電管截止，7腳被懸空，電源又通過R1、R2向C2充電，使6腳和2腳的電壓不斷提高如此，周而復始，形成振蕩。輸出端的高電平維持時間取決于電容C2的充電時間常數(shù)，輸出端的低電平維持時間取決于電容C2的放電時間常數(shù)。由于R2R1，故可以認為f放f充，目的是減小彩燈熄亮交替的時間間隔的差異。如用作其他情況，需要調整R1、R2、C2的

8、參數(shù)。綜上分析，3腳始終處于高電平和低電平的二進制變化狀態(tài)，故此電路又稱為無穩(wěn)電路。3.1.2脈沖分配器4017及其簡單應用其功能是：當復位端Cr加上高電平和正脈沖時，輸出端Q0為高電平，其余9個輸出端Q0Q9均為低電平。時鐘輸出端CP對輸入時鐘脈沖的上升沿計數(shù)，EN則對時鐘脈沖的下降沿計數(shù)。Q0Q9這10個輸出端的輸出狀態(tài)分別與輸入的時鐘個數(shù)相對應。如從0開始計數(shù)，則輸入到第1個時鐘脈沖時，Q1就變成高電平，輸入第2個時鐘脈沖時，Q2變成高電平直到輸入第10個時鐘脈沖，Q0變?yōu)楦唠娖健Ｍ瑫r，進位端C0就輸出一個進位脈沖，作為下一級計數(shù)的時鐘信號。Cr為復位端，也為清零端。當Cr輸入高電平時，

9、電路復位，即輸出端Q0為高電平，Q1Q9為低電平。如此反復，只要集成塊NE555的3腳送來的二進制信號不消失，CD4017將二進制信號轉換為十進制信號的計碼工作就會反復進行下去。由此可見，當CD4017有連續(xù)脈沖輸入時，其對應的輸出端依次變?yōu)楦唠娖綘顟B(tài)，故可直接用作順序脈沖發(fā)生器。3.2 總體電路設計方案總體電路圖及其工作原理NE555時基電路組成振蕩電路，電源VCC通過電阻R2、RP1向電容C1充電，當充電到一定程度后，2、6腳電壓升高，當2、6腳電壓升高到2/3VCC后，3腳輸出為低電平，7腳對地呈低阻態(tài)，電容C1通過電位器和7腳對地放電，當放電至使2、6腳電壓低于1/3VCC時，3腳輸出

10、為高電平，7腳對地呈高阻態(tài)，VCC通過RP1又開始對電容C1充電，周而復始。通過調節(jié)RP1的阻值，可以改變電容充放電的時間常數(shù)從而改變3腳輸出脈沖的頻率。從3腳輸出振蕩脈沖作為CD4017工作的時鐘脈沖，在時鐘脈沖的作用下，CD4017十進制計數(shù)器開始計數(shù)，從10個輸出端依次輸出高電平，不斷循環(huán)。10只發(fā)光二極管被依次點亮。第4章 軟件設計（有程序設計的，畫出程序流程圖。無程序設計的不寫此項）第5章 電路調試與程序測試5.1 電路板的調試1） 檢查電路設計的原理圖即導線的鏈接，并確定導線的鏈接與電路原理圖一致。2) 檢查導線的鏈接，并檢查導線是否斷路，根據(jù)電路原理圖，用數(shù)字萬用表打到合適的檔位

11、，測試各導線對應的按點是否導通。3) 檢查試驗儀器和器材是否完好，電源5V直流電壓輸出正常。發(fā)光二極管全部可以正常發(fā)光，電阻和電容全部正常，電位器可以正常調節(jié)。芯片CD4017和定位器NE555工作正常。當接通電源，流水燈可以正常順暢的流動。5.2 可能問題的預處理1）若流水燈沒有正常流動，首先檢查電路板是否有虛焊或短路，檢查之后重新測試；若仍有問題，檢查原件是否有錯誤焊接，并進行修正。2）若流水燈只有部分閃爍，使用萬用表檢查沒有閃爍LED燈管是否正確安裝或是毀壞，如果反接則重新連接如果毀壞則替換燈管，檢查相關電路連接部分的焊接以及所連接電阻是否存在問題。3)若只有一個燈光被點亮且不閃爍，檢查

12、NE555相連電解電容是否反接或毀壞，反接則調換引腳，毀壞則更換電容；若不是電容問題，考慮是否為NE555的連接上存在問題或NE555本身出現(xiàn)問題，若是連接上的問題進行調整，若是元件問題向老師索要新元件進行替換。4)若通電時電路板出現(xiàn)冒煙或元件爆裂，及時切斷電源連接，檢查電路板狀況，檢查出現(xiàn)問題的原因看是否可以繼續(xù)使用。第6章 總結通過這次課程設計讓我學到了很多，焊接技術提高了不少，以及對電表的的使用熟練了，使我懂得了理論與實際相結合是很重要的，只有理論知識是遠遠不夠的，只有把所學的理論知識與實踐相結合起來，從理論中得出結論，才能真正為社會服務，從而提高自己的實際動手能力和獨立思考的能力。在設計的過程中遇到問題，可以說得是困難重重，這畢竟第一次做的，難免會遇到過各種各樣的問題，同時在設計的過程中發(fā)現(xiàn)了自己的不足之