電子LED幸運(yùn)轉(zhuǎn)盤(pán)

1、鄭州科技學(xué)院數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計(jì) 題 目 電子幸運(yùn)轉(zhuǎn)盤(pán) 學(xué)生姓名 專業(yè)班級(jí) 學(xué) 號(hào) 院 （系） 指導(dǎo)教師 完成時(shí)間 鄭州科技學(xué)院數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)專業(yè) 班級(jí) 學(xué)號(hào) 姓名 一、設(shè)計(jì)題目 幸運(yùn)轉(zhuǎn)盤(pán) 二、設(shè)計(jì)任務(wù)與要求1.可用 10個(gè)發(fā)光二極管模擬幸運(yùn)物。2.啟動(dòng)開(kāi)關(guān)后，發(fā)光二極管高速循環(huán)點(diǎn)亮。 3. 二極管循環(huán)點(diǎn)亮速度越來(lái)越慢，并最終隨機(jī)停止于某個(gè)燈上。三、參考文獻(xiàn)1 李學(xué)龍. 使用單片機(jī)控制的智能遙控電風(fēng)扇控制器J. 電子電路制作, 2003,9:1315.2 藍(lán)厚榮. 單片機(jī)的PWM控制技術(shù)J. 工業(yè)控制計(jì)算機(jī), 2010,23(3):97983 郭天祥. 新概念51單片機(jī)C語(yǔ)言教程M

2、. 北京：電子工業(yè)出版社.2009.3423444 胡漢才. 單片機(jī)原理及其接口技術(shù)（第2版）M. 北京：清華大學(xué)出版社.2004.4977.5 胡全. 51單片機(jī)的數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示技術(shù)J . 信息技術(shù)，2009,13:25266 馬云峰. 單片機(jī)與數(shù)字溫度傳感器DS18B20的接口設(shè)計(jì)J. 計(jì)算機(jī)測(cè)量與控制,2007,10(4)：278280四、設(shè)計(jì)時(shí)間 年 月 日 至 年 月 日指導(dǎo)教師簽名： 專業(yè)負(fù)責(zé)人簽名： 年 月 日目 錄1 設(shè)計(jì)目的12 設(shè)計(jì)任務(wù)與要求13 設(shè)計(jì)方案與論證13.1 設(shè)計(jì)思路13.2設(shè)計(jì)方案23.3 設(shè)計(jì)論證24 設(shè)計(jì)原理及功能說(shuō)明24.1 電路的設(shè)計(jì)原理34.2NE5

3、55的使用34.3 CD4017的工作原理54.4 發(fā)光二極管的工作原理64.5 三極管9013工作原理84.6 CD4017與NE555在電路中作用95 單元電路的設(shè)計(jì)105.1 電源裝置105.2 應(yīng)用電路設(shè)計(jì)106 硬件的制作11 6.1電烙鐵的使用117 PCB制作完畢后的圖及其相關(guān)的工作參數(shù)147.1電子幸運(yùn)轉(zhuǎn)盤(pán)的PCB板圖147.2相關(guān)工作參數(shù)的測(cè)量結(jié)果148 電子幸運(yùn)轉(zhuǎn)盤(pán)的功能及玩法149 總結(jié)與體會(huì)15參考文獻(xiàn)17附錄一 總體電路原理圖18附錄二 制作實(shí)物圖19附錄三 元器件清單20 1 設(shè)計(jì)目的 本次設(shè)計(jì)本著鍛煉學(xué)生的動(dòng)手能力和思考能力的目的，把所學(xué)知識(shí)與實(shí)際相結(jié)合。學(xué)生通過(guò)

4、理論設(shè)計(jì)和實(shí)際制作解決相應(yīng)的實(shí)際問(wèn)題，鞏固和運(yùn)用在數(shù)字電子技術(shù)一書(shū)中所學(xué)的理論知識(shí)和實(shí)驗(yàn)技能，掌握模擬電子系統(tǒng)的一般設(shè)計(jì)方法，提高設(shè)計(jì)能力和實(shí)際動(dòng)手能力，為以后從事電子產(chǎn)品打下良好的基礎(chǔ)。提高學(xué)生的就業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力，激發(fā)我校大學(xué)生事實(shí)就是，刻苦鉆研，發(fā)揚(yáng)團(tuán)隊(duì)合作精神，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和動(dòng)手實(shí)踐能力。加強(qiáng)學(xué)生對(duì)專業(yè)前沿技術(shù)的學(xué)習(xí)和能力的培養(yǎng)。例如，焊接技術(shù)，自我解決問(wèn)題的能力。同時(shí)在設(shè)計(jì)以及實(shí)踐的過(guò)程中不僅可以充分運(yùn)用所學(xué)知識(shí)于實(shí)際中，還可鍛煉學(xué)生的思維能力和知識(shí)拓展能完成力，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)電子信息技術(shù)的積極性。2 設(shè)計(jì)任務(wù)與要求 1.可用 10個(gè)發(fā)光二極管模擬幸運(yùn)物。 2.啟動(dòng)開(kāi)關(guān)后，發(fā)光二極管高速

5、循環(huán)點(diǎn)亮。 3.二極管循環(huán)點(diǎn)亮速度越來(lái)越慢，并最終隨機(jī)停止于某個(gè)燈上。3 設(shè)計(jì)方案與論證3.1 設(shè)計(jì)思路根據(jù)電子幸運(yùn)轉(zhuǎn)盤(pán)的功能要求，將電路劃分為四個(gè)單元功能模塊，即時(shí)鐘信號(hào)發(fā)生模塊、譯碼驅(qū)動(dòng)LED 顯示模塊、十進(jìn)制計(jì)數(shù)模塊和開(kāi)關(guān)等邏輯控制。3.2設(shè)計(jì)方案 本電路由555組成的多諧振蕩器和CD4017十進(jìn)制計(jì)數(shù)器脈沖分配器組成。10顆發(fā)光二極管模擬幸運(yùn)物，當(dāng)按下啟動(dòng)鍵1秒以上，發(fā)光二極管高速循環(huán)點(diǎn)亮，幾秒鐘后旋轉(zhuǎn)速度越來(lái)越慢并最終隨機(jī)停止于某顆燈上?？梢詫⒚款w燈旁邊標(biāo)上幸運(yùn)物品作為搖獎(jiǎng)器。47F電解電容的數(shù)值決定延遲時(shí)間，1F的電解電容數(shù)值決定循環(huán)速度。電源供電電壓為直流5V，也可以采用3節(jié)1.

6、5V電池供電。電子幸運(yùn)轉(zhuǎn)盤(pán)設(shè)計(jì)方框圖如下圖3-1所示。發(fā)光二極管1-10顯示按鈕時(shí)啟動(dòng)開(kāi)關(guān)555集成電路多謝振蕩器4017集成電路十進(jìn)制計(jì)數(shù)器電容式放電計(jì)數(shù)器 圖3-1電子幸運(yùn)轉(zhuǎn)盤(pán)電路系統(tǒng)方框圖3.3 設(shè)計(jì)論證若當(dāng)按下開(kāi)關(guān)1秒以上，發(fā)光二極管高速循環(huán)點(diǎn)亮，幾秒鐘后旋轉(zhuǎn)速度越來(lái)越慢并最終停于某顆燈上。重復(fù)試驗(yàn)，停留的位置隨機(jī)。則設(shè)計(jì)成功,否則,設(shè)計(jì)失敗。4 設(shè)計(jì)原理及功能說(shuō)明4.1 電路的設(shè)計(jì)原理 脈沖產(chǎn)生器由NE555及外圍元件構(gòu)成多諧振蕩器，當(dāng)按下按鍵S1時(shí)Q1導(dǎo)通，NE555的3腳輸出脈沖，則CD4017的10個(gè)輸出端輪流輸出高電平驅(qū)動(dòng)10只LE D輪流發(fā)光。松開(kāi)按鍵后，由于有電容C1的存

7、在，Q1不會(huì)立即截止，隨著C1兩端電壓的下降，Q1的導(dǎo)通程序逐漸減弱，3腳輸出脈沖的頻率變慢，LED移動(dòng)頻率也隨之變慢。最后當(dāng)C1放電結(jié)束后。Q1截止，NE555的3腳不再輸出脈沖，LED停止移動(dòng)。一次“開(kāi)獎(jiǎng)”過(guò)程就這樣完成了。R2決定LED移動(dòng)速度，C1決定等待“開(kāi)獎(jiǎng)”的時(shí)間。4.2NE555的使用555定時(shí)器是一種模擬和數(shù)字功能相結(jié)合的中規(guī)模集成器件。一般用雙極型（TTL）工藝制作的稱為 555，用 互補(bǔ)金屬氧化物（CMOS ）工藝制作的稱為 7555，除單定時(shí)器外，還有對(duì)應(yīng)的雙定時(shí)器 556/7556。555 定時(shí)器的電源電壓范圍寬，可在 4.5V16V 工作，7555 可在 318V

8、工作，輸出驅(qū)動(dòng)電流約為 200mA，因而其輸出可與 TTL、CMOS 或者模擬電路電平兼容。555定時(shí)器成本低，性能可靠，只需要外接幾個(gè)電阻、電容，就可以實(shí)現(xiàn)多諧振蕩器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器及施密特觸發(fā)器等脈沖產(chǎn)生與變換電路。它也常作為定時(shí)器廣泛應(yīng)用于儀器儀表、家用電器、電子測(cè)量及自動(dòng)控制等方面。它內(nèi)部包括兩個(gè)電壓比較器，三個(gè)等值串聯(lián)電阻，一個(gè) RS 觸發(fā)器，一個(gè)放電管 T 及功率輸出級(jí)。它提供兩個(gè)基準(zhǔn)電壓VCC /3 和 2VCC /3555 定時(shí)器的功能主要由兩個(gè)比較器決定。兩個(gè)比較器的輸出電壓控制RS 觸發(fā)器和放電管的狀態(tài)。在電源與地之間加上電壓，當(dāng) 5 腳懸空時(shí)，則電壓比較器 C1 的反相輸入

9、端的電壓為 2VCC /3，C2 的同相輸入端的電壓為VCC /3。若觸發(fā)輸入端 TR 的電壓小于VCC /3，則比較器 C2 的輸出為 0，可使 RS 觸發(fā)器置 1，使輸出端 OUT=1。如果閾值輸入端 TH 的電壓大于 2VCC/3，同時(shí) TR 端的電壓大于VCC /3，則 C1 的輸出為 0，C2 的輸出為 1，可將 RS 觸發(fā)器置 0，使輸出為 0 電平。它的各個(gè)引腳功能如下：1腳：外接電源負(fù)端VSS或接地，一般情況下接地。2腳：低觸發(fā)端3腳：輸出端Vo4腳：是直接清零端。當(dāng)此端接低電平，則時(shí)基電路不工作，此時(shí)不論TR、TH處于何電平，時(shí)基電路輸出為“0”，該端不用時(shí)應(yīng)接高電平。5腳：

10、VC為控制電壓端。若此端外接電壓，則可改變內(nèi)部?jī)蓚€(gè)比較器的基準(zhǔn)電壓，當(dāng)該端不用時(shí)，應(yīng)將該端串入一只0.01F電容接地，以防引入干擾。6腳：TH高觸發(fā)端。7腳：放電端。該端與放電管集電極相連，用做定時(shí)器時(shí)電容的放電。8腳：外接電源VCC，雙極型時(shí)基電路VCC的范圍是4.5 16V，CMOS型時(shí)基電路VCC的范圍為3 18V。一般用5V。圖41 NE555內(nèi)部原理單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器只有一個(gè)穩(wěn)態(tài)狀態(tài)。在未加觸發(fā)信號(hào)之前，觸發(fā)器處于穩(wěn)定狀態(tài)，經(jīng)觸發(fā)后，觸發(fā)器由穩(wěn)定狀態(tài)翻轉(zhuǎn)為暫穩(wěn)狀態(tài)，暫穩(wěn)狀態(tài)保持一段時(shí)間后，又會(huì)自動(dòng)翻轉(zhuǎn)回原來(lái)的穩(wěn)定狀態(tài)。單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器一般用于延時(shí)和脈沖整形電路。接通電源后，未加負(fù)脈沖 ，而C充

11、電，UC 上升，此時(shí)，電路 輸出為低電平，放電管T導(dǎo)通，C快速放電.這樣，在加負(fù)脈沖前， 為低電平，這是電路的穩(wěn)態(tài)。在t = t0時(shí)刻 負(fù)跳變,TH端電平小于 2/3UDD所以輸出 翻為高電平，T截止，C充電。 按指數(shù)規(guī)律上升。t = t1時(shí)， 負(fù)脈沖消失。t = t2時(shí) 上升到 （此時(shí)TH端電平大于TR 端電平大于,又自動(dòng)翻為低電平。在 這段時(shí)間電路處于暫穩(wěn)態(tài)。t > t2，T導(dǎo)通，C快速放電，電路又恢復(fù)到穩(wěn)態(tài)。由分析可得：輸出正脈沖寬度 tW = 1.1RC圖42 NE555單穩(wěn)態(tài)工作電路和波形圖4.3 CD4017的工作原理CD4017 是5 位Johnson 計(jì)數(shù)器，具有10 個(gè)

12、譯碼輸出端，CP、CR、INH 輸入端。時(shí)鐘輸入端的斯密特觸發(fā)器具有脈沖整形功能，對(duì)輸入時(shí)鐘脈沖上升和下降時(shí)間無(wú)限制。INH 為低電平時(shí)，計(jì)數(shù)器在時(shí)鐘上升沿計(jì)數(shù)；反之，計(jì)數(shù)功能無(wú)效。CR 為高電平時(shí)，計(jì)數(shù)器清零。Johnson 計(jì)數(shù)器，提供了快速操作、2 輸入譯碼選通和無(wú)毛刺譯碼輸出。防鎖選通，保證了正確的計(jì)數(shù)順序。譯碼輸出一般為低電平，只有在對(duì)應(yīng)時(shí)鐘周期內(nèi)保持高電平。在每10 個(gè)時(shí)鐘輸入周期CO 信號(hào)完成一次進(jìn)位，并用作多級(jí)計(jì)數(shù)鏈的下級(jí)脈動(dòng)時(shí)鐘。十進(jìn)制計(jì)數(shù)分頻器CD4017，其內(nèi)部由計(jì)數(shù)器及譯碼器兩部分組成，由譯碼輸出實(shí)現(xiàn)對(duì)脈沖信號(hào)的分配，整個(gè)輸出時(shí)序就是O0、O1、O2、O9依次出現(xiàn)與時(shí)鐘

13、同步的高電平，寬度等于時(shí)鐘周期。CD4017有10個(gè)輸出端（O0O9）和1個(gè)進(jìn)位輸出端O5-9。每輸入10個(gè)計(jì)數(shù)脈沖，O5-9就可得到1個(gè)進(jìn)位正脈沖，該進(jìn)位輸出信號(hào)可作為下一級(jí)的時(shí)鐘信號(hào)。CD4017有3個(gè)輸（MR、CP0和CP1），MR為清零端，當(dāng)在MR端上加高電平或正脈沖時(shí)其輸出O0為高電平，其余輸出端（O1O9）均為低電平。CP0和CPI是2個(gè)時(shí)鐘輸入端，若要用上升沿來(lái)計(jì)數(shù)，則信號(hào)由CP0端輸入；若要用下降沿來(lái)計(jì)數(shù)，則信號(hào)由CPI端輸入。設(shè)置2個(gè)時(shí)鐘輸入端，級(jí)聯(lián)時(shí)比較方便，可驅(qū)動(dòng)更多二極管發(fā)光。由此可見(jiàn)，當(dāng)CD4017有連續(xù)脈沖輸入時(shí)，其對(duì)應(yīng)的輸出端依次變?yōu)楦唠娖綘顟B(tài)，故可直接用作順序脈

14、沖發(fā)生器。圖43CD4017引腳圖4.4發(fā)光二極管的工作原理 發(fā)光二極管簡(jiǎn)稱為L(zhǎng)ED。由鎵（Ga）與砷（As）、磷（P）的化合物制成的二極管，當(dāng)電子與空穴復(fù)合時(shí)能輻射出可見(jiàn)光，因而可以用來(lái)制成發(fā)光二極管。在電路及儀器中作為指示燈，或者組成文字或數(shù)字顯示。磷砷化鎵二極管發(fā)紅光，磷化鎵二極管發(fā)綠光，碳化硅二極管發(fā)黃光。50年前人們已經(jīng)了解半導(dǎo)體材料可產(chǎn)生光線的基本知識(shí)，第一個(gè)商用二極管產(chǎn)生于1960年。LED是英文light emitting diode（發(fā)光二極管）的縮寫(xiě)。它是半導(dǎo)體二極管的一種，可以把電能轉(zhuǎn)化成光能。發(fā)光二極管與普通二極管一樣是由一個(gè)PN結(jié)組成，也具有單向?qū)щ娦?。?dāng)給發(fā)光二極管

15、加上正向電壓后，從P區(qū)注入到N區(qū)的空穴和由N區(qū)注入到P區(qū)的電子，在PN結(jié)附近數(shù)微米內(nèi)分別與N區(qū)的電子和P區(qū)的空穴復(fù)合，產(chǎn)生自發(fā)輻射的熒光。不同的半導(dǎo)體材料中電子和空穴所處的能量狀態(tài)不同。當(dāng)電子和空穴復(fù)合時(shí)釋放出的能量多少不同，釋放出的能量越多，則發(fā)出的光的波長(zhǎng)越短。常用的是發(fā)紅光、綠光或黃光的二極管。發(fā)光二極管的反向擊穿電壓約5伏。它的正向伏安特性曲線很陡，使用時(shí)必須串聯(lián)限流電阻以控制通過(guò)管子的電流。限流電阻R可用下式計(jì)算：R=（EUF）/IF 式中E為電源電壓，UF為L(zhǎng)ED的正向壓降，IF為L(zhǎng)ED的一般工作電流1。圖44 LED示意圖LED的基本結(jié)構(gòu)是一塊電致發(fā)光的半導(dǎo)體材料，置于一個(gè)有引線

16、的架子上，然后四周用環(huán)氧樹(shù)脂密封，起到保護(hù)內(nèi)部芯線的作用，所以LED的抗震性能好。發(fā)光二極管的核心部分是由P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體組成的晶片，在P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體之間有一個(gè)過(guò)渡層，稱為PN結(jié)。在某些半導(dǎo)體材料的PN結(jié)中，注入的少數(shù)載流子與多數(shù)載流子復(fù)合時(shí)會(huì)把多余的能量以光的形式釋放出來(lái)，從而把電能直接轉(zhuǎn)換為光能。PN結(jié)加反向電壓，少數(shù)載流子難以注入，故不發(fā)光。這種利用注入式電致發(fā)光原理制作的二極管叫發(fā)光二極管，通稱LED。 當(dāng)它處于正向工作狀態(tài)時(shí)（即兩端加上正向電壓），電流從LED陽(yáng)極流向陰極時(shí)，半導(dǎo)體晶體就發(fā)出從紫外到紅外不同顏色的光線，光的強(qiáng)弱與電流有關(guān)。以下是傳統(tǒng)發(fā)光二極管所使用的無(wú)機(jī)

17、半導(dǎo)體物料和所它們發(fā)光的顏色LED材料顏色鋁砷化鎵(AlGaAs)紅色及紅外線鋁磷化鎵(AlGaP)綠色磷化鋁銦鎵(AlGaInP)高亮度的橘紅色，橙色，黃色，綠色磷砷化鎵(GaAsP)紅色，橘紅色，黃色磷化鎵(GaP)紅色，黃色，綠色氮化鎵(GaN)綠色，翠綠色，藍(lán)色銦氮化鎵(InGaN)近紫外線，藍(lán)綠色，藍(lán)色碳化硅(SiC)(用作襯底)藍(lán)色硅(Si)(用作襯底)藍(lán)色（開(kāi)發(fā)中）藍(lán)寶石(Al2O3)(用作襯底)藍(lán)色硒化鋅(ZnSe)藍(lán)色鉆石(C)紫外線氮化鋁(AlN),氮化鋁鎵(AlGaN)波長(zhǎng)為遠(yuǎn)至近的紫外線4.5三極管9013工作原理 三極管，是半導(dǎo)體基本元器件之一，具有電流放大作用，是電

18、子電路的核心元件。三極管是在一塊半導(dǎo)體基片上制作兩個(gè)相距很近的PN結(jié)，兩個(gè)PN結(jié)把正塊半導(dǎo)體分成三部分，中間部分是基區(qū)，兩側(cè)部分是發(fā)射區(qū)和集電區(qū)，排列方式有PNP和NPN兩種。當(dāng)前，國(guó)內(nèi)各種晶體三極管有很多種，管腳的排列也不相同，在使用中不確定管腳排列的三極管，必須進(jìn)行測(cè)量確定各管腳正確的位置（下面有用萬(wàn)用表測(cè)量三極管的三個(gè)極的方法），或查找晶體管使用手冊(cè)，明確三極管的特性及相應(yīng)的技術(shù)參數(shù)和資料。非9014,9013系列三極管管腳識(shí)別方法：(a) 判定基極。用萬(wàn)用表R×100或R×1k擋測(cè)量管子三個(gè)電極中每?jī)蓚€(gè)極之間的正、反向電阻值。當(dāng)用第一根表筆接某一電極，而第二表筆先后

19、接觸另外兩個(gè)電極均測(cè)得低阻值時(shí)，則第一根表筆所接的那個(gè)電極即為基極b。這時(shí)，要注意萬(wàn)用表表筆的極性，如果紅表筆接的是基極b。黑表筆分別接在其他兩極時(shí)，測(cè)得的阻值都較小，則可判定被測(cè)管子為PNP型三極管；如果黑表筆接的是基極b，紅表筆分別接觸其他兩極時(shí)，測(cè)得的阻值較小，則被測(cè)三極管為NPN型管如9013，9014,9018。(b) 判定三極管集電極c和發(fā)射極e。(以PNP型三極管為例)將萬(wàn)用表置于R×100或R×1K擋，紅表筆基極b，用黑表筆分別接觸另外兩個(gè)管腳時(shí)，所測(cè)得的兩個(gè)電阻值會(huì)是一個(gè)大一些，一個(gè)小一些。在阻值小的一次測(cè)量中，黑表筆所接管腳為集電極；在阻值較大的一次測(cè)量

20、中，黑表筆所接管腳為發(fā)射極。D 不拆卸三極管判斷其好壞的方法。在實(shí)際應(yīng)用中、小功率三極管多直接焊接在印刷電路板上，由于元件的安裝密度大，拆卸比較麻煩，所以在檢測(cè)時(shí)常常通過(guò)用萬(wàn)用表直流電壓擋，去測(cè)量被測(cè)管子各引腳的電壓值，來(lái)推斷其工作是否正常，進(jìn)而判斷三極管的好壞。如是象9013 ，9014一樣NPN的用萬(wàn)用表檢測(cè)他們的引腳，黑表筆接一個(gè)極，用紅筆分別接其它兩極，兩個(gè)極都有5K阻值時(shí)，黑表筆所接就是B極。這時(shí)用黑紅兩表筆分別接其它兩極，用舌尖同時(shí)添（其實(shí)也可以先用舌頭添濕一下手指然后用手指去摸，反正都不衛(wèi)生）黑表筆所接那個(gè)極和B極，表指示阻值小的那個(gè)黑表所接就是C極。（以上所說(shuō)為用指針表所測(cè)，數(shù)

21、字表為紅筆數(shù)字萬(wàn)用表內(nèi)部的正負(fù)級(jí)是和指正表相反的。）圖45 三極管9013引腳圖4.6 CD4017與NE555在電路中的作用在4017的14端接上一脈沖產(chǎn)生器便可成為電子幸運(yùn)轉(zhuǎn)盤(pán)。脈沖產(chǎn)生器是一個(gè)用計(jì)時(shí)器集成電路555設(shè)計(jì)而成的無(wú)穩(wěn)態(tài)多諧波振蕩器，產(chǎn)生高低變化不停得方形脈沖波。當(dāng)按一下按鈕式開(kāi)關(guān)（PB SW）時(shí)，C1會(huì)及時(shí)充電至電源電壓9V，此電壓經(jīng)晶體管（TR）緩沖放大器后施加在IC2 555無(wú)穩(wěn)態(tài)多諧波振蕩器的重置端上，令其開(kāi)始震蕩，在第三端輸出方波脈沖。當(dāng)按鈕式開(kāi)關(guān)放開(kāi)后，C1會(huì)經(jīng)R1放電，其電壓徐徐下降，IC3第4端的電壓變得很低，令震蕩停止，第三端停止輸出方波脈沖。5 單元電路的設(shè)

22、計(jì)5.1 電源裝置一般情況下，我們使用的電源信號(hào)都是交流電源即220V,50HZ。，而我們所設(shè)計(jì)的幸運(yùn)大轉(zhuǎn)盤(pán)所采用的5V直流電源信號(hào)，由于這種信號(hào)不是很常見(jiàn)，而在實(shí)驗(yàn)室中備有220V的轉(zhuǎn)換為5V的電源裝置，此裝置包括變壓器、整流電路、穩(wěn)幅。其中整流電路是單相橋式整流電路，穩(wěn)幅電路是一個(gè)三端集成穩(wěn)壓管。若實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓電源，首先就要就電路進(jìn)行穩(wěn)壓。在穩(wěn)壓方面可選用變壓器來(lái)完成。由輸入交流電壓變?yōu)橹绷鲃t須對(duì)電路進(jìn)行整流。本次設(shè)計(jì)選用全波橋式整流電路進(jìn)行整流，然后要對(duì)輸入的電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)，在調(diào)節(jié)方面可選用可調(diào)節(jié)三端正電壓穩(wěn)壓器進(jìn)行調(diào)節(jié)（LM317）。通過(guò)整流后得電流幅值變化很大，所以需要用電容對(duì)電流進(jìn)行濾波

23、。如此下去，便得到全波整流電壓。但是考慮到本設(shè)計(jì)的目的是作為課題，所以決定不采用實(shí)驗(yàn)室的電源裝置，而是選擇使用干電池供電，雖然電壓不能達(dá)到5V，但是三節(jié)干電池的串聯(lián)使其電壓達(dá)到4.5V，能夠滿足需要。5.2 應(yīng)用電路設(shè)計(jì)我們?cè)O(shè)計(jì)的是電子幸運(yùn)轉(zhuǎn)盤(pán)，主題是NE55和CD4017的連接裝置，從電路圖到實(shí)際電路的轉(zhuǎn)換，需要注意元器件的串并聯(lián)。4017是一個(gè)十進(jìn)計(jì)數(shù)器集成電路，16腳及8腳分別為正及負(fù)電源接腳，可在3-18 V下工作。14腳是時(shí)鐘脈沖輸入端，每當(dāng)輸入由低電位(約0V)轉(zhuǎn)高電位(近正電源電壓)時(shí)令輸出腳(共十腳)依次序輪流輸出高電位。13腳是輸入時(shí)鐘脈沖控制端，一般接低電位，若接高電位會(huì)令

24、14腳暫停作用。15腳是置零腳，一般接零電位，若接高電位則使輸出置零，即Q0輸出腳”3”永遠(yuǎn)為高電位，失去計(jì)數(shù)作用。12腳是進(jìn)位腳，用來(lái)接下一個(gè)十進(jìn)計(jì)數(shù)器用，變成雙位計(jì)數(shù)器，現(xiàn)在的電路不用，故空接。在4017的14腳接上一脈沖產(chǎn)生器便可成為電子幸運(yùn)輪盤(pán)。脈沖產(chǎn)生器是一個(gè)用定時(shí)器集成電路555設(shè)計(jì)而成的無(wú)穩(wěn)態(tài)多諧波(方波)振蕩器，產(chǎn)生高低變化不停的方型脈沖波。當(dāng)按一下按鈕式開(kāi)關(guān)(時(shí)，C1會(huì)實(shí)時(shí)充電至電源電壓9V，此電壓經(jīng)晶體管(TR)緩沖放大器后施加在IC555無(wú)穩(wěn)態(tài)多諧波(方波)振蕩器的重置腳即4腳上，令其開(kāi)始振蕩，在第3腳輸出方波脈沖。當(dāng)按鈕式開(kāi)關(guān)放開(kāi)后，C1會(huì)經(jīng)R1放電，其電壓徐徐下降，I

25、C2第4腳的電壓也跟隨下降。在一定的時(shí)間后(由C1乘R1的時(shí)間常數(shù)決定，一般約十秒內(nèi))，IC2第4腳的電壓變得很低，令振蕩停止，第3腳 停止輸出方波脈沖。IC2 555在起動(dòng)時(shí)，第3腳輸出約等于電源電壓的高位電壓，經(jīng)R3向C3充電，當(dāng)C3電壓升至 2/3電源電壓時(shí)，經(jīng)第六 腳觸發(fā)內(nèi)部的電壓比較器，令第3腳 變?yōu)榻咏愕牡碗娢?。之后C3經(jīng)R3 放電，當(dāng)C3電壓下降至1/3電源電壓 時(shí)，經(jīng)第二腳觸發(fā)內(nèi)部另一個(gè)電壓比較器，使第3腳變回高輸出電位，再次重復(fù)向C3充電。結(jié)果C3不停經(jīng)R3充電和放電，555第3腳不停輸出方型脈沖波。R3及C3數(shù)值越大，頻率越低。R3及C3數(shù)值越小，頻率越高。6 硬件的制作

26、6.1 電烙鐵的使用常用就是內(nèi)熱式和外熱式兩種，還有可調(diào)溫的，焊臺(tái)，專用于拆卸電子原件的吸錫電烙鐵等，20幾W到上百W的都有;烙鐵頭有尖頭，平頭，斜頭，彎頭等，有用純銅做烙頭還有長(zhǎng)壽電烙鐵頭，初學(xué)者焊電路可以用30W長(zhǎng)壽烙鐵頭的外熱式。外熱式是烙鐵頭插到發(fā)熱材料中，內(nèi)熱式是烙鐵頭在發(fā)熱材料外. 一般來(lái)說(shuō)，稱職專業(yè)的高級(jí)技工（電工高級(jí)技師）家里都儲(chǔ)存有幾把電烙鐵，以供不同場(chǎng)合需要，我家里就有九把不同的電烙鐵。使用別人用過(guò)的電烙鐵，或買(mǎi)二手市場(chǎng)的烙鐵，一定要注重質(zhì)量、反復(fù)檢查。市面上粗制濫造的產(chǎn)品很多，應(yīng)該有所認(rèn)識(shí)和提防，否則，會(huì)把性命搭上。電烙鐵提倡專用，一般不應(yīng)該公用和混用。 烙鐵頭的形狀有多

27、種多樣，選擇的要點(diǎn)是，能經(jīng)常保持一定的焊錫，能快速有效地熔化接頭上的焊錫，不產(chǎn)生虛焊、搭錫、掛錫，焊點(diǎn)無(wú)毛刺，不燙壞板子和元件。機(jī)器上的焊點(diǎn)嶄新锃亮，則烙鐵頭的何 截面可大些，用扁平或橢圓頭，傳熱快自然操作利索。錫面氧化層較厚，烙鐵頭相對(duì)要尖些，便于突破。元器件密度大，需要選用對(duì)應(yīng)尖細(xì)的鐵合金頭，避免燙傷和搭錫。裝拆IC塊，常使用特殊形狀的烙鐵頭。有時(shí)因?yàn)楹覆坏?，和避免燙壞塑料件，選用彎烙鐵頭。當(dāng)然，也要看各人的操作習(xí)慣和嗜好。 內(nèi)熱式電烙鐵上錫，剛銼好的烙鐵頭不一定能蘸錫，因?yàn)橥娂訜?，金屬表面又氧化了，這時(shí)可以把銼過(guò)的表面涂了松香，或浸在松香里，放在錫塊上磨，錫融化后就在下邊的硬木或環(huán)氧板

28、上拖著錫珠磨，這樣蘸錫相當(dāng)可靠。一邊加熱一邊烙鐵頭，這樣容易蘸錫，但也很危險(xiǎn)，萬(wàn)一烙鐵質(zhì)量不可靠，會(huì)發(fā)生意外。不要把烙鐵頭前端都蘸滿錫，否則，也會(huì)搭錫。而恒溫烙鐵的鐵合金頭是鍍錫的，普通方法不能行成足夠厚的錫合金層，不蘸錫了只有換新。蘸錫不好的烙鐵，常常給修理帶來(lái)巨大的麻煩。 電烙鐵的握法基本有兩種，一種是滿把抓住手柄，實(shí)握，初學(xué)者都這種方法，能夠做到心應(yīng)手;另一種是頭子朝下，象拿鋼筆一樣，虛握，老資格都這樣拿，虛握操作時(shí)速度快，效率高，特別是裝拆小型元器件。當(dāng)然，生產(chǎn)線上也有跟著設(shè)計(jì)文件來(lái)的其他拿法。不能讓頭發(fā)和電線絞在一起，手汗大的，要帶上手套焊接。操作電源插頭，手一定要捏牢絕緣部分，用力

29、適度，防止松脫、損壞和傷害。每天要用的電烙鐵，應(yīng)該加裝電源開(kāi)關(guān)，而不是操作接插件。烙鐵頭別長(zhǎng)時(shí)間浸在助焊劑里，其他部位不能碰到助焊劑。不能使用其他腐蝕性很強(qiáng)的化工產(chǎn)品作助焊劑。松香屬于經(jīng)典助焊劑，也有性能更好的新型液態(tài)焊劑，只是價(jià)格稍貴。松香盒應(yīng)采用層壓板或硬木板制作，為了搪錫的熱效率，一般不使用金屬材料。掌握焊接應(yīng)該多進(jìn)行練習(xí)，對(duì)各種型號(hào)的烙鐵都要有實(shí)際操作。最好有老師傅指導(dǎo)，把各種零件、元器件、焊片、接線端子，都試著焊一些。刮腳、蘸錫、搪錫，一定要非常嫻熟，多練會(huì)使功夫變?cè)鷮?shí)。充分運(yùn)用松香，會(huì)使焊接可靠、美觀。焊錫完全凝固后，焊點(diǎn)才能受力，否則一定虛焊。拆零件時(shí)，烙鐵應(yīng)該往錫多的地方靠，這

30、樣傳熱快。裝配時(shí)，焊錫絲應(yīng)該往印板銅箔或接線端子上送，往烙鐵上送,常發(fā)生虛焊。有的地方，為了焊接強(qiáng)度，焊錫要多用點(diǎn)，有時(shí)為了減少整機(jī)重量，則焊錫要少用。焊接前烙鐵要預(yù)熱，通電時(shí)間短，溫度不夠不要焊接；操作完畢要及時(shí)切斷電源，也不要用斷電后的余熱焊接。 普通電烙鐵應(yīng)該放在帶散熱器的支架上，不焊時(shí)避免升溫過(guò)高，焊接時(shí)減小熱波動(dòng)，延長(zhǎng)烙鐵壽命保障焊接質(zhì)量。烙鐵等不能隨便亂放，避免燙壞物品，引起火災(zāi)，同時(shí)，也給工作帶來(lái)麻煩。有時(shí)想象和規(guī)律并不一致，小功率烙鐵因?yàn)闊崃坎粔颍傅臅r(shí)間長(zhǎng)，把機(jī)器燙壞了，而功率稍大些，熱量充足，一會(huì)而就焊好了，焊點(diǎn)反而接受的熱能量小，不會(huì)損壞。類(lèi)似的道理很多，要在實(shí)踐中反復(fù)推

31、敲，慢慢領(lǐng)悟。電烙鐵的電源應(yīng)采用單相三線制，并且要裝有漏電自動(dòng)開(kāi)關(guān)，或接在工作臺(tái)的隔離電源上，人生安全不是兒戲。在經(jīng)常焊接IC的場(chǎng)合，應(yīng)采用低壓24V、12V的烙鐵（我們的焊臺(tái)幾乎都是24V的），避免感應(yīng)靜電損壞MOS 器件。內(nèi)熱式的烙鐵頭，壁厚要保證，要有一段實(shí)心的銅柱，以確保儲(chǔ)能。足夠質(zhì)量的紫銅，才便于熱量的貯存和傳輸，避免烙鐵心發(fā)出的熱量，焊接時(shí)不夠用，烙鐵頭釘在焊點(diǎn)上；不焊時(shí)又太多，氧化銅層層剝落。電烙鐵匹配使用，基本沒(méi)有氧化屑，在大多數(shù)情況下，是要及時(shí)清理氧化物的。烙鐵頭變薄變細(xì)變短，都要及時(shí)更換。 電烙鐵的電源線應(yīng)使用花線，與塑料線相比，織物耐燙，橡膠受熱時(shí)氣味大，能提醒人。電烙鐵

32、使用了一段時(shí)間，特別是頻繁使用后，要更換電源線，或適當(dāng)截短后重新聯(lián)結(jié)，防止根部?jī)?nèi)部折段。電烙鐵壞了，修理時(shí)一定要細(xì)心。壓緊螺絲未松，千萬(wàn)不能旋動(dòng)烙鐵手柄。內(nèi)熱式電熱心最易折段，外熱式烙鐵心穿管用力稍猛，引線就會(huì)拉脫，更換時(shí)要掌握好。各螺絲必須擰得恰到好處，焊接的一定焊牢，小瓷管一定要穿，壓緊螺絲下的絕緣套管不能漏裝，內(nèi)部短路絕不是鬧著玩兒的。電烙鐵要保持干燥，避免摔落和敲擊，定期測(cè)定絕緣，發(fā)現(xiàn)情況及時(shí)處理。圖6-1 使用電烙鐵的方法7 PCB與制作完畢后的圖及其相關(guān)的工作參數(shù)7.1電子幸運(yùn)轉(zhuǎn)盤(pán)的PCB板圖圖7-1 電子幸運(yùn)轉(zhuǎn)盤(pán)的PCB板圖7.2相關(guān)工作參數(shù)的測(cè)量結(jié)果供電電源為+5V，在開(kāi)關(guān)按下

33、前，三極管的電壓e級(jí)、b級(jí)電壓為0、c級(jí)電壓為+5V，電容C1電壓為0V。在開(kāi)關(guān)按下的瞬間三極管電壓e級(jí)為4.4V、b級(jí)電壓5V、c級(jí)5V，電容C1電壓為4.8V。開(kāi)關(guān)按下談起后三極管的b級(jí)的電壓隨著電容C1的放電電壓逐漸減小最后變?yōu)榱?。發(fā)光二極級(jí)工作時(shí)的電壓是正級(jí)為0.8V負(fù)極為0.2V。所以發(fā)光二極管的兩極間的電壓差為0.6V。 8 電子幸運(yùn)轉(zhuǎn)盤(pán)的功能及玩法幸運(yùn)轉(zhuǎn)盤(pán)就是先預(yù)測(cè)旋轉(zhuǎn)中的圓盤(pán)停止時(shí)，到底會(huì)停在哪個(gè)位置的工具。也可用作估號(hào)碼游戲，電子骰子，抽獎(jiǎng)機(jī)等。電子幸運(yùn)轉(zhuǎn)盤(pán)就是以電子的方式達(dá)成相同的功能，本套件把10只LED配置成一個(gè)圓圈，當(dāng)按一下按鍵后，每只LED順序輪流發(fā)光，流動(dòng)速度越來(lái)

34、越慢，最后停在某一只LED上不再移動(dòng)。若最后發(fā)亮那個(gè)LED與玩家預(yù)測(cè)的相同，則表示“中獎(jiǎng)”了。9 總結(jié)與體會(huì)通過(guò)這次電子作品的制作使我們的專業(yè)技能得到了很大的鍛煉和提高。在電子作品制作的過(guò)程中。不僅僅需要基本的電子焊接技術(shù)，而且在制作過(guò)程中需要先對(duì)需要的元器件有充分的認(rèn)識(shí)。其次，子制作過(guò)程中還要適當(dāng)?shù)慕Y(jié)合電子仿真軟件的應(yīng)用。另外還要記得電子仿真中是對(duì)各種干擾理想化的仿真，在實(shí)際制作中需要結(jié)合實(shí)際情況對(duì)需要更改的參數(shù)進(jìn)行更改，否則制作肯定不能成功。這次電子創(chuàng)新設(shè)計(jì)中，我們小組的題目是電子幸運(yùn)輪盤(pán)。設(shè)計(jì)的時(shí)候并不順利，芯片的選擇和電路的接法對(duì)于我 這種從來(lái)沒(méi)有實(shí)際操作過(guò)的學(xué)生還是有一定難度的。經(jīng)過(guò)我們大家的集體 討論后，我們還是把最終的電路圖