多功能流水燈課程設計報告

1、重慶交通大學多功能流水燈課程設計報告20132014學年第一學期學院： 機電與汽車工程學院專業(yè)： 機械電子工程班級： 11級機電子3班姓名： 學號： 指導老師： 摘 要在平常生活工作中，我們經常看到不同的彩燈，其中也包括本電路設計的多功能流水燈，這種燈主要利用計數(shù)器，觸發(fā)器，本設計方案中利用NE555構成多諧振蕩產生連續(xù)脈沖作為CD4017的脈沖源，在經過74HC240驅動輸入到發(fā)光二極管。關鍵字：連續(xù)脈沖 流水燈 多功能 前 言 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

2、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，如廣告裝潢、家居裝飾、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?。多功能流水燈，就是要具有一定的變化?guī)律的功能，主要考察了數(shù)字電路中的計數(shù)器、多諧振蕩等，多諧振蕩電路給其它的電路提供脈沖源，設計過程中需要了解相關芯片（NE555、CD4017、74HC240）的具體功能，引腳圖，真值表，認真布局，在連接過程中更要仔細認真。第一章 設計意義及目的1.1、設計意義：A、熟悉多功能流水燈的原理與功能；B、掌握數(shù)字電路的功能，學會如何用555時鐘電路產生方波信號；C、熟悉掌握計數(shù)器、震蕩

3、器的功能與原理；D、了解時序電路與邏輯電路的功能與應用。1.2、設計目的：A、掌握組合邏輯電路、時序邏輯電路及數(shù)字邏輯電路系統(tǒng)的設計、安裝、測試方法；B、進一步鞏固所學的理論知識，提高運用所學知識分析和解決實際問題的能力；C、提高電路布局布線及檢查和排除故障的能力；E、提高自己焊接電路板的能力；F、培養(yǎng)書寫綜合實驗報告的能力。第二章 方案設計2.1、設計思路：由555時鐘電路產生的方波信號，輸入到10位計數(shù)分頻器(CD4017)，分頻計數(shù)產生輸出信號經過74HC240驅動后輸出到發(fā)光二極管上，發(fā)光二極管循環(huán)依次點亮。由于74HC240只能對8位二進制數(shù)進行反相，所以電路中加入了兩個三極管非門。

4、三極管非門應保證當輸入低電平時三極管可靠地截至，則輸出為高電平；當輸入高電平時三極管工作在深度飽和狀態(tài)，則輸出為低電平。2.2、元件組成： 根據多功能流水燈的設計思路，可知多功能流水燈有以下元件組成：NE555諧振蕩器、CD4017計數(shù)器、74HC240反相、9014三極管（2個）、電阻為470（10個）、電阻10K（3個）電阻300K（1個），LED燈（10個），電容0.47F/10 V（1個）和電容0.01F/10V（1個）。第三章 系統(tǒng)設計方案3.1、NE555諧振蕩器電路中NE555由于555的腳處于低電平，故輸出端腳呈高電平；當電源經R1、R2向C3充電到2/3電源電壓時，輸出端腳電

5、平由高變低，555內部放電管導通，電容C2經W和R2向555的腳放電，直至C2兩端電壓低于13電源電壓時，555的腳又由低電平變?yōu)楦唠娖?，C2又再次充電，如此循環(huán)工作，形成振蕩。555的頻率可以通過改變電位器的阻值而改變，其時鐘輸出直接進入4017的14腳，這樣來驅動10個LED負載，使其循環(huán)點亮。3.2、分頻器CD4017CD4017計數(shù)器總共有16個引腳，其中它有10個引腳是輸出端，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CHF4017 10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

6、輸出）在前五個脈沖為高電平，后五個脈沖時為低電平。運用555時基電路構成多諧震蕩器以提供時鐘脈沖。3.3、74HC240由于74HC240只能對8位二進制數(shù)進行反相，所以電路中加入了兩個三極管非門。三極管非門應保證當輸入低電平時三極管可靠地截至，則輸出為高電平；當輸入高電平時三極管工作在深度飽和狀態(tài)，則輸出為低電平。3.4、流水燈總電路：CLK14E13MR15CO12Q03Q12Q24Q37Q410Q51Q65Q76Q89Q911U14017R4DC7Q3GND1VCC8TR2TH6CV5U2NE555R1300kR210k1A121A241A361A482A1112A2132A3152A4

7、171G12G191Y1181Y1161Y3141Y4122Y192Y272Y352Y43U374HC240R3470R4470R5470R6470R7470R8470R9470R10470R11470R12470R1310kR1410kQ19014Q2IRFL9014D1LEDD2LEDD3LEDD4LEDD5LEDD6LEDD7LEDD8LEDD9LEDD10LEDV=5VC10.01uFC20.47uF第四章 電路板制作4.1、電路板連線：根據上圖所示的電路，在電路板上安放好元器件，再依次焊接上。4.2、電路板的調試：（1）檢查電路設計的原理圖，并確定連接無誤；（2）檢測導線是否斷路，再

8、用萬用表檢測每部分是否完好；（3）檢查整個電路是否都正確，看每個發(fā)光二極管是不是都能正常發(fā)光，各部件均能正常工作，看流水燈是否能正常工作。4.3、可能出現(xiàn)的問題及處理方法：（1）如果流水燈不能正常工作，檢查電路是否正確，如果仍然無法工作，就在檢查看電路焊接上是否有虛焊等情況；（2）如果只有一部分LED燈沒有亮，那就檢查看那些沒亮的LED燈是否有故障，如果沒有故障再看那部分的連接有沒有錯誤；（3）如果只有一個燈光點亮且不閃爍，檢查相連電容是否燒壞或反接，如若不是則是元件本身的問題。（）如果接上電源后，出現(xiàn)冒煙等現(xiàn)象，應立即斷開電源，檢查設備全面排除故障。第五章結果分析和總結5.1、結果分析：在根

9、據電路圖連接好線路并焊好電路板之后，接上電源觀察結果，發(fā)現(xiàn)十個燈泡都不工作，無法起到流水燈的功效，出現(xiàn)這種情況可能原因如下：1. 由于導線不夠，造成連線過于緊密，造成短路，這可能是最為主要原因；2. 因為缺少經驗，所以在焊接上可能存在虛焊和焊不足；3. 可能是元件的故障造成的。5.2、總結：通過這一次課程設計，了解了多功能流水燈的一系列功能，學到了如何使用NE555產生方波信號，學會了制作多功能流水燈的一般工藝，在這一次的課程設計中第一次接觸到了仿真軟件，學會了一些的簡單基本操作。通過焊電路板的過程，學到了焊電路的一些東西，雖說原料有限，在原料不足的情況下也學到了不少。附錄1. NE555引腳

10、圖2. NE555集成電路內部方框圖3. NE555電路的引腳功能觸發(fā)閾值復位IS放電端輸出>H導通LH原狀態(tài)×H截止H××L導通L4. CD4017引腳圖。5、NE555引腳說明：1腳 地； 2腳 低觸發(fā)控制輸入端；3腳 輸出； 4腳 復位端；5腳 控制電壓端； 6腳 高觸發(fā)端；7腳 放電開關端； 8腳 電源；6、CD4017引腳說明：1腳：第5輸出端2腳：第1輸出端3腳：第0輸出端，電路清零時，該端為高電平4腳：第2輸出端5腳：第6輸出端6腳：第7輸出端7腳：第3輸出端8腳：電源負極9腳：第8輸出端10腳：第4輸出端11腳：第9輸出端12腳：級聯(lián)進位輸出端，每輸入10個