流水燈設計報告

1、前 言 2第一章 多功能流水燈的設計方案 31. 多功能流水燈的設計方案及框圖 31.1 基本要求設計方案 31.2 提高設計方案 31.3 設計框圖 3第二章 多功能流水燈設計方案單元模塊電路設計 42. 多功能流水燈電路的設計 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 試驗的調試與分析 6第四章 結論 7后 記 8參考文獻 8附 錄 9隨著社會的不斷發(fā)展， 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。流水燈簡易輕巧，外貌美觀，能呈現(xiàn)多彩的顏色。在現(xiàn)實生活中 起到了廣泛的應用。 在繁忙的交通路段， 傘爍著的流水交通燈， 提醒著人民要遵 紀交通規(guī)

2、則， 在繁忙的大街上， 傘爍的流水燈無不吸引過路人的眼球， 甚至在自 動門上都裝有自動流水燈， 告訴人們的時間和日期。 流水燈無處不在。 所以說多 功能流水燈電路的設計可以使我們進一步了解流水燈， 感受流水燈給我們生活帶 來的方便。多功能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)字電路中計數(shù)器的原理。 NE555 定時器的作用等相 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，引腳值、引腳圖、真值表。認真連接設計電路，由于最后流水燈的流向十分的

3、清晰 和穩(wěn)定，所以所得的結果測試十分簡潔并且很成功。經過資料的查閱，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個電容、一個電阻器和一個繼電器及 N E 555定時器構成。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若干二極管。1. 多功能流水燈的設計方案及框圖1.1基本要求設計方案1）設計一個多功能彩燈流水控制電路。其主要部分實現(xiàn)定時功能，即在預 定的時間到來時，將如何產生一個控制信號控制彩燈的流向、間歇等。2）通過利用中規(guī)模集成電路中可逆計數(shù)器、譯碼器和定時器來實現(xiàn)正逆流 水功能，并

4、利用組合電路實現(xiàn)自控、手控、流向控制等功能。1.2提高設計方案1）本次設計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功 能，可以通過改變電路來實現(xiàn)多向流水的功能，即流水燈的流向可以通過電路的 改變而改變。2）本次設計的流水燈電路只使用了一個芯片CD4017，可以通過增加芯片CD4017的個數(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，可以采用更多的CD4017芯片和發(fā)光二極管來實現(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，閃爍各種美觀旋律的圖案。1.3設計框圖基本原理設計框圖如下圖（1）所示2. 多功能流水燈電路的設計2.1 多功能流水

5、電路原理電路圖設計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。在設計電路時，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。主要是為燈光流動控制器提供流動控 制的脈沖，燈光的流動速度可以通過電位器 RP進行調節(jié)。由于RP的阻值較打， 所以有較大的速度調節(jié)范圍。燈光流動控制器由一個進制計數(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個電阻與CD4017的

6、10個輸出端Q0Q9相連，當Q0Q9 依次輸出控制脈沖時6個發(fā)光二極管按照接通回路的順序依次發(fā)光，形成流動發(fā) 光狀態(tài)，即實現(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。本次設計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單向流動的， 而在現(xiàn)實生活中, 這種電路往往不能滿足社會要求，所以本文對 2.1中的電路進行了改進，實現(xiàn)了 流水燈多向流動的功能。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為：CD4017的3, 2, 4, 7，10，1腳的高 電平使6個發(fā)光二極管依次向右發(fā)光。5, 6, 9腳的高電平使6個發(fā)光二極管由 中心向兩邊散開發(fā)過。此電路僅僅考慮了流水燈的多向流動功能， 且發(fā)光二極管 的個數(shù)有6個，從而使得整個電路比較單調。得出的結果也只是單個二極管的發(fā) 光，并沒有考慮到多個二極管的同時發(fā)光。 本次為了彌補這個缺陷，作了進一步 的改進，采用2個CD4017芯片和多個二極管實現(xiàn)多個發(fā)光二極管的同步多向流 動功能。設計如圖（4）所示。crcir1U ° >< BKAil* HBiBaillllll鼻L| I-9理也完全相同

8、，只是增加了-.CD4017 極管的個數(shù)，在圖電路中流水燈的流向為：圖(4)電路的工作原理與2.1中的電路工作原 和發(fā)光二匕實現(xiàn)了流水燈的多向多個同時發(fā)光的流水功能 設備中 觀的電路為此，這些電路只是在現(xiàn)有所能完成設計的。當電路設備的逐步龐大，本文還刊以設計更復雜、去美試驗的調試與分析在完成驟：電路設計及電路連接進行試驗結果測試之前，'我們還應當首先完成以下步圖(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)光二極管的個數(shù)。在圖 電路中流水燈的流向為：上下兩排流水燈 同時發(fā)光，上排的發(fā)光二極管先從左邊依次向右邊發(fā)光， 再從中間依

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，再從兩邊依次向中間發(fā)光。整個過程都在同一時間內進行，從而實現(xiàn)了多功能流水燈的多向多個同時發(fā)光的流 水功能。當然，這些電路只是在現(xiàn)有設備中所能完成設計電路功能的。當電路設備的逐步龐大，本文還可以設計更復雜、更美觀的流水電路。第三章試驗的調試與分析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 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，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

10、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。當按下電源，流水燈可以正常順暢的流動，完成上述步驟后，接通電源，實現(xiàn)現(xiàn)象為：在電路沒有改進之前， 流水燈只有正向和逆向的流水功能， 在電路改進之后， 流水燈具有正向和中間向兩邊的多向流水功能， 進一步改進電路之后， 流水燈具 有多向多個同步流水功能，測試并分析：電路連接后，試驗現(xiàn)象均正常，在控制流水燈的正個過程中， CD4017 的輸 出端起到至關重要的作用，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 自己需要進行具體組合。至此，多功能流水燈的設計，調試與試驗成功。第四章 結論1. 經過不斷地檢查、調試與分析。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，得出正確的實驗現(xiàn)象，接通電源，電路可以實現(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， 多向多個同步進行的流水 功能。2. 在試驗的檢查調試當電路出現(xiàn)問題，不能實現(xiàn)相應功能的時候，應當細心 的檢查電路，通過組員之間的共同討論，分析和研究，找出電路故障的所在，從 而改進電路，實現(xiàn)相應的功能。3. 我認為，多功能流水燈的設計課題參考了對數(shù)字邏輯電路知識的理解和

12、應 用。如試驗中的十進制脈沖分配器 CD4017 和 NE555 定時器的應用，進一步強 化和鞏固了理論知識的學習。 理論和實踐相結合， 從而更好的掌握了所學的知識， 達到學為所用的目的。4. 在實際的生活中，流水燈的使用十分普遍，掌握多功能流水燈的設計是當 代大學生走向社會的實踐基礎，為以后設計更復雜更美觀的流水燈作好鋪墊。后記數(shù)字邏輯的課程設計是一門很具有挑戰(zhàn)性的實踐課程。 在一個星期的課程設 計中，我學到了很多并且掌握了更多的理論知識， 在沒有課程設計之前， 一直認 為數(shù)字邏輯的課程設計會很復雜， 不是很容易， 但真正在一步步做的時候， 就覺 得不是那么的難， 從初始的點滴到實驗的成功，

13、 讓我從中所獲得的知識及實踐技 能的寶貴財富。當老師布置完題目時， 我和我的同伴幸運地選到了第一題， 剛開始做流水燈 的時候，通過圖書館即網上查找的相應資料。 經過我們的互相討論和研究， 我們 終于設計出了原理圖， 同時也讓我認識到了團隊的力量， 沒有團隊的共同合作時 很難完成實驗。 在 5 天的課程設計中， 我們不僅提前了流水燈的設計， 更擴展了 電路，使流水燈的流向可以自己意愿控制， 在整個過程中， 我不僅鞏固了理論知 識，還在老師的精心指導下， 實踐技能也得到了很大的提高， 同時也更好的培養(yǎng) 我和組員之間的默契。 通過這次的課程設計讓我學到了很多， 雖然這只是我人生 當中的一個小小的經歷

14、， 但它卻讓我懂得了更多在課堂上學不到的知識， 相信通 過這次的實踐和自己以后的不斷努力和探索，終究會一步步走向未來的成功。參考文獻1. 韓廣興. 電子原器件與實現(xiàn)電路基礎 . 北京：電子工業(yè)出版社 . 2005 年.2. 王毓銀.數(shù)字電路邏輯設計（脈沖與數(shù)字電路 第三版）.高等教育出版社 .19993. 高吉祥 . 電子技術基礎實驗與課程設計 . 電子工業(yè)出版社 .20024. 孫人杰.電路數(shù)據(jù)手冊TTL電路.電子工業(yè)出版社.19895中國集成電路大全編寫委員會.中國集成電路大全TTL集成電路.北京國防 工業(yè)出版社 .1985附錄1:元件清單序號編號名稱數(shù)量序號編號名稱數(shù)量1CD4017十進制計 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的邏輯功能表和內部框圖及引腳圖CD4017勺邏輯功能表:輸入輸出CPINHCRQ0 Q9CO