流水燈設(shè)計(jì)報(bào)告

1、前 言 2第一章 多功能流水燈的設(shè)計(jì)方案 31. 多功能流水燈的設(shè)計(jì)方案及框圖 31.1 基本要求設(shè)計(jì)方案 31.2 提高設(shè)計(jì)方案 31.3 設(shè)計(jì)框圖 3第二章 多功能流水燈設(shè)計(jì)方案單元模塊電路設(shè)計(jì) 42. 多功能流水燈電路的設(shè)計(jì) 42.1 多功能流水電路 42.2 多功能流水燈的提高電路 5第三章 試驗(yàn)的調(diào)試與分析 6第四章 結(jié)論 7后 記 8參考文獻(xiàn) 8附 錄 9隨著社會(huì)的不斷發(fā)展， 人民生活水平的提高， 流水燈在現(xiàn)實(shí)生活中所起的作 用越來(lái)越重要。流水燈簡(jiǎn)易輕巧，外貌美觀，能呈現(xiàn)多彩的顏色。在現(xiàn)實(shí)生活中 起到了廣泛的應(yīng)用。 在繁忙的交通路段， 傘爍著的流水交通燈， 提醒著人民要遵 紀(jì)交通規(guī)

2、則， 在繁忙的大街上， 傘爍的流水燈無(wú)不吸引過(guò)路人的眼球， 甚至在自 動(dòng)門上都裝有自動(dòng)流水燈， 告訴人們的時(shí)間和日期。 流水燈無(wú)處不在。 所以說(shuō)多 功能流水燈電路的設(shè)計(jì)可以使我們進(jìn)一步了解流水燈， 感受流水燈給我們生活帶 來(lái)的方便。多功能流水燈的設(shè)計(jì)要求在預(yù)定的時(shí)間到來(lái)時(shí)， 會(huì)產(chǎn)生一個(gè)控制信號(hào)控制彩 燈的流向、間歇等，彩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(jì)數(shù)器的原理。 NE555 定時(shí)器的作用等相 關(guān)知識(shí)在設(shè)計(jì)的過(guò)程中需要了解相關(guān)芯片（CD4017、NE555）的具體功能，引腳值、引腳圖、真值表。認(rèn)真連接設(shè)計(jì)電路，由于最后流水燈的流向十分的

3、清晰 和穩(wěn)定，所以所得的結(jié)果測(cè)試十分簡(jiǎn)潔并且很成功。經(jīng)過(guò)資料的查閱，小組的討論，以及幾種方案的比較，選定方案參考如下： 整個(gè)流水燈的電路由振蕩電路、 譯碼電路和光源電路組成， 振蕩電路的組成包括 3個(gè)電容、一個(gè)電阻器和一個(gè)繼電器及 N E 555定時(shí)器構(gòu)成。譯碼電路的組成包括 芯片CD4017。光源電路的組成包括若干電阻個(gè)若干二極管。1. 多功能流水燈的設(shè)計(jì)方案及框圖1.1基本要求設(shè)計(jì)方案1）設(shè)計(jì)一個(gè)多功能彩燈流水控制電路。其主要部分實(shí)現(xiàn)定時(shí)功能，即在預(yù) 定的時(shí)間到來(lái)時(shí)，將如何產(chǎn)生一個(gè)控制信號(hào)控制彩燈的流向、間歇等。2）通過(guò)利用中規(guī)模集成電路中可逆計(jì)數(shù)器、譯碼器和定時(shí)器來(lái)實(shí)現(xiàn)正逆流 水功能，并

4、利用組合電路實(shí)現(xiàn)自控、手控、流向控制等功能。1.2提高設(shè)計(jì)方案1）本次設(shè)計(jì)的電路只具有單向流水的功能，即正向流水和逆向流水兩個(gè)功 能，可以通過(guò)改變電路來(lái)實(shí)現(xiàn)多向流水的功能，即流水燈的流向可以通過(guò)電路的 改變而改變。2）本次設(shè)計(jì)的流水燈電路只使用了一個(gè)芯片CD4017，可以通過(guò)增加芯片CD4017的個(gè)數(shù)，使流水燈的流向更加美觀。3）在考慮流水燈單向和多向流水的功能的同時(shí)，可以采用更多的CD4017芯片和發(fā)光二極管來(lái)實(shí)現(xiàn)流水燈的閃爍， 即由流水燈組合成各種圖案，在流水燈 發(fā)光的同時(shí)，閃爍各種美觀旋律的圖案。1.3設(shè)計(jì)框圖基本原理設(shè)計(jì)框圖如下圖（1）所示2. 多功能流水燈電路的設(shè)計(jì)2.1 多功能流水

5、電路原理電路圖設(shè)計(jì)的多功能流水燈原理電路圖如上圖所示。 原理電路圖由振蕩電路、譯碼 電路和光源電路三部分組成。在設(shè)計(jì)電路時(shí)，本次選用的脈沖發(fā)生器是由NE555 與R2、R3及C3組成的多諧振蕩器組成。主要是為燈光流動(dòng)控制器提供流動(dòng)控 制的脈沖，燈光的流動(dòng)速度可以通過(guò)電位器 RP進(jìn)行調(diào)節(jié)。由于RP的阻值較打， 所以有較大的速度調(diào)節(jié)范圍。燈光流動(dòng)控制器由一個(gè)進(jìn)制計(jì)數(shù)脈沖分配器CD4017和若干電阻組成。CD4017的cp端受脈沖發(fā)生器輸出脈沖的控制， 其輸出端（Q0Q9）將輸入脈 沖按輸入順序依次分配。輸出控制的脈沖，其輸出控制脈沖的速度由脈沖發(fā)生器 輸出的脈沖頻率決定。12個(gè)電阻與CD4017的

6、10個(gè)輸出端Q0Q9相連，當(dāng)Q0Q9 依次輸出控制脈沖時(shí)6個(gè)發(fā)光二極管按照接通回路的順序依次發(fā)光，形成流動(dòng)發(fā) 光狀態(tài)，即實(shí)現(xiàn)正向流水和逆向流水的功能。電源電路采用電容降壓，二極管整流和穩(wěn)定管穩(wěn)壓的供電方式， 直流工作電壓由穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓值決定。本次設(shè)計(jì)電路所采用的電源為5V2.2多功能流水燈的提高電路在2.1中本次所討論的多功能流水燈的電路時(shí)單向流動(dòng)的， 而在現(xiàn)實(shí)生活中, 這種電路往往不能滿足社會(huì)要求，所以本文對(duì) 2.1中的電路進(jìn)行了改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)了 流水燈多向流動(dòng)的功能。圖（3）所示即為多功能流水燈的電路圖。圖（3）提高電路-1電路的工作原理與2.1中電路的工作原理完全相同，只是流水燈的流向發(fā)生

7、了改變。在圖電路中留水燈的流向?yàn)椋篊D4017的3, 2, 4, 7，10，1腳的高 電平使6個(gè)發(fā)光二極管依次向右發(fā)光。5, 6, 9腳的高電平使6個(gè)發(fā)光二極管由 中心向兩邊散開(kāi)發(fā)過(guò)。此電路僅僅考慮了流水燈的多向流動(dòng)功能， 且發(fā)光二極管 的個(gè)數(shù)有6個(gè)，從而使得整個(gè)電路比較單調(diào)。得出的結(jié)果也只是單個(gè)二極管的發(fā) 光，并沒(méi)有考慮到多個(gè)二極管的同時(shí)發(fā)光。 本次為了彌補(bǔ)這個(gè)缺陷，作了進(jìn)一步 的改進(jìn)，采用2個(gè)CD4017芯片和多個(gè)二極管實(shí)現(xiàn)多個(gè)發(fā)光二極管的同步多向流 動(dòng)功能。設(shè)計(jì)如圖（4）所示。crcir1U ° >< BKAil* HBiBaillllll鼻L| I-9理也完全相同

8、，只是增加了-.CD4017 極管的個(gè)數(shù)，在圖電路中流水燈的流向?yàn)椋簣D(4)電路的工作原理與2.1中的電路工作原 和發(fā)光二匕實(shí)現(xiàn)了流水燈的多向多個(gè)同時(shí)發(fā)光的流水功能 設(shè)備中 觀的電路為此，這些電路只是在現(xiàn)有所能完成設(shè)計(jì)的。當(dāng)電路設(shè)備的逐步龐大，本文還刊以設(shè)計(jì)更復(fù)雜、去美試驗(yàn)的調(diào)試與分析在完成驟：電路設(shè)計(jì)及電路連接進(jìn)行試驗(yàn)結(jié)果測(cè)試之前，'我們還應(yīng)當(dāng)首先完成以下步圖(4)提高電路-2圖(4)電路的工作原理與 2.1中的電路工作原理也完全相同，只是增加了 CD4017和發(fā)光二極管的個(gè)數(shù)。在圖 電路中流水燈的流向?yàn)椋荷舷聝膳帕魉疅?同時(shí)發(fā)光，上排的發(fā)光二極管先從左邊依次向右邊發(fā)光， 再?gòu)闹虚g依

9、次向兩邊發(fā) 光；下排的發(fā)光二極管先從右邊依次向左邊發(fā)光，再?gòu)膬蛇呉来蜗蛑虚g發(fā)光。整個(gè)過(guò)程都在同一時(shí)間內(nèi)進(jìn)行，從而實(shí)現(xiàn)了多功能流水燈的多向多個(gè)同時(shí)發(fā)光的流 水功能。當(dāng)然，這些電路只是在現(xiàn)有設(shè)備中所能完成設(shè)計(jì)電路功能的。當(dāng)電路設(shè)備的逐步龐大，本文還可以設(shè)計(jì)更復(fù)雜、更美觀的流水電路。第三章試驗(yàn)的調(diào)試與分析1) 檢查電路設(shè)計(jì)的原理圖即導(dǎo)線的鏈接， 并確定導(dǎo)線的鏈接與電路原理圖 致。2) 檢查導(dǎo)線的鏈接，并檢查導(dǎo)線是否斷路，根據(jù)電路原理圖，用數(shù)字萬(wàn)用 表打到合適的檔位，測(cè)試各導(dǎo)線對(duì)應(yīng)的按點(diǎn)是否導(dǎo)通3) 檢查試驗(yàn)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

10、全部正常，電位器可以正常調(diào)節(jié)。芯片 CD4017 和定位器 NE555 工作正常。當(dāng)按下電源，流水燈可以正常順暢的流動(dòng)，完成上述步驟后，接通電源，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)象為：在電路沒(méi)有改進(jìn)之前， 流水燈只有正向和逆向的流水功能， 在電路改進(jìn)之后， 流水燈具有正向和中間向兩邊的多向流水功能， 進(jìn)一步改進(jìn)電路之后， 流水燈具 有多向多個(gè)同步流水功能，測(cè)試并分析：電路連接后，試驗(yàn)現(xiàn)象均正常，在控制流水燈的正個(gè)過(guò)程中， CD4017 的輸 出端起到至關(guān)重要的作用，用 CD4017 的輸出端 Q0Q9 將輸入脈沖按輸入順序 依次分配， 同過(guò)電阻將脈沖傳送給發(fā)光二極管， 使發(fā)光二極管發(fā)光。 在控制流水 燈的流向同時(shí)只要改

11、變電阻與發(fā)光二極管的鏈接順序即可， 且各種發(fā)光方式可按 自己需要進(jìn)行具體組合。至此，多功能流水燈的設(shè)計(jì)，調(diào)試與試驗(yàn)成功。第四章 結(jié)論1. 經(jīng)過(guò)不斷地檢查、調(diào)試與分析。成功的完成了多功能流水燈的基本要求和 部分的提高要求，得出正確的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，接通電源，電路可以實(shí)現(xiàn)單向的正、逆 流水功能。 多向的， 可正向以中間向兩邊的流水功能， 多向多個(gè)同步進(jìn)行的流水 功能。2. 在試驗(yàn)的檢查調(diào)試當(dāng)電路出現(xiàn)問(wèn)題，不能實(shí)現(xiàn)相應(yīng)功能的時(shí)候，應(yīng)當(dāng)細(xì)心 的檢查電路，通過(guò)組員之間的共同討論，分析和研究，找出電路故障的所在，從 而改進(jìn)電路，實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的功能。3. 我認(rèn)為，多功能流水燈的設(shè)計(jì)課題參考了對(duì)數(shù)字邏輯電路知識(shí)的理解和

12、應(yīng) 用。如試驗(yàn)中的十進(jìn)制脈沖分配器 CD4017 和 NE555 定時(shí)器的應(yīng)用，進(jìn)一步強(qiáng) 化和鞏固了理論知識(shí)的學(xué)習(xí)。 理論和實(shí)踐相結(jié)合， 從而更好的掌握了所學(xué)的知識(shí)， 達(dá)到學(xué)為所用的目的。4. 在實(shí)際的生活中，流水燈的使用十分普遍，掌握多功能流水燈的設(shè)計(jì)是當(dāng) 代大學(xué)生走向社會(huì)的實(shí)踐基礎(chǔ)，為以后設(shè)計(jì)更復(fù)雜更美觀的流水燈作好鋪墊。后記數(shù)字邏輯的課程設(shè)計(jì)是一門很具有挑戰(zhàn)性的實(shí)踐課程。 在一個(gè)星期的課程設(shè) 計(jì)中，我學(xué)到了很多并且掌握了更多的理論知識(shí)， 在沒(méi)有課程設(shè)計(jì)之前， 一直認(rèn) 為數(shù)字邏輯的課程設(shè)計(jì)會(huì)很復(fù)雜， 不是很容易， 但真正在一步步做的時(shí)候， 就覺(jué) 得不是那么的難， 從初始的點(diǎn)滴到實(shí)驗(yàn)的成功，

13、 讓我從中所獲得的知識(shí)及實(shí)踐技 能的寶貴財(cái)富。當(dāng)老師布置完題目時(shí)， 我和我的同伴幸運(yùn)地選到了第一題， 剛開(kāi)始做流水燈 的時(shí)候，通過(guò)圖書館即網(wǎng)上查找的相應(yīng)資料。 經(jīng)過(guò)我們的互相討論和研究， 我們 終于設(shè)計(jì)出了原理圖， 同時(shí)也讓我認(rèn)識(shí)到了團(tuán)隊(duì)的力量， 沒(méi)有團(tuán)隊(duì)的共同合作時(shí) 很難完成實(shí)驗(yàn)。 在 5 天的課程設(shè)計(jì)中， 我們不僅提前了流水燈的設(shè)計(jì)， 更擴(kuò)展了 電路，使流水燈的流向可以自己意愿控制， 在整個(gè)過(guò)程中， 我不僅鞏固了理論知 識(shí)，還在老師的精心指導(dǎo)下， 實(shí)踐技能也得到了很大的提高， 同時(shí)也更好的培養(yǎng) 我和組員之間的默契。 通過(guò)這次的課程設(shè)計(jì)讓我學(xué)到了很多， 雖然這只是我人生 當(dāng)中的一個(gè)小小的經(jīng)歷

14、， 但它卻讓我懂得了更多在課堂上學(xué)不到的知識(shí)， 相信通 過(guò)這次的實(shí)踐和自己以后的不斷努力和探索，終究會(huì)一步步走向未來(lái)的成功。參考文獻(xiàn)1. 韓廣興. 電子原器件與實(shí)現(xiàn)電路基礎(chǔ) . 北京：電子工業(yè)出版社 . 2005 年.2. 王毓銀.數(shù)字電路邏輯設(shè)計(jì)（脈沖與數(shù)字電路 第三版）.高等教育出版社 .19993. 高吉祥 . 電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)與課程設(shè)計(jì) . 電子工業(yè)出版社 .20024. 孫人杰.電路數(shù)據(jù)手冊(cè)TTL電路.電子工業(yè)出版社.19895中國(guó)集成電路大全編寫委員會(huì).中國(guó)集成電路大全TTL集成電路.北京國(guó)防 工業(yè)出版社 .1985附錄1:元件清單序號(hào)編號(hào)名稱數(shù)量序號(hào)編號(hào)名稱數(shù)量1CD4017十進(jìn)制計(jì) 數(shù)器36R4 R151K122NE555脈沖發(fā)生 器17R16 R171K123LED發(fā)光二極 管188C2100uf14Rp電位器19C33.3uf15R22K110C40.1pf1附錄2: CD4017的邏輯功能表和內(nèi)部框圖及引腳圖CD4017勺邏輯功能表:輸入輸出CPINHCRQ0 Q9CO