多功能流水燈實驗報告

PAGEPAGE8多功能流水燈實驗報告作者：黃玉龍2010年5月20日設計任務及要求基本要求設計一個彩燈控制電路，能使彩燈的流向可以變化。可以正向流水，也可以逆向流水。燈流動的方向可以手控也可以自控，自控往返變換時間為5秒。彩燈可以間歇流動，10秒間歇1次，間歇時間1秒。發(fā)揮部分彩燈流速可以改變設計顯示圖案循環(huán)的控制電路二、方案設計基本原理設計框圖如下圖(1)所示:光源源電光源源電電源NE555可逆計數(shù)器191譯碼器138圖（1）設計框圖給整個電路接個電源。用NE555來產(chǎn)生脈沖送到后面的芯片中。這里用了三個555。第一個是產(chǎn)生一般的秒沖，使得計數(shù)器計數(shù)；第二個是產(chǎn)生高低電平分別為5秒5秒的脈沖，使得191自動加減計數(shù)；第三個是用來產(chǎn)生10秒1秒的脈沖，使得可以產(chǎn)生工作10秒間歇1秒的功能?？赡嬗嫈?shù)器，可用74HC191，也可用74LS190等，來實現(xiàn)加減計數(shù)，使得流水燈可以正向流動，也可以反向流動。譯碼器用74LS138。用譯碼器的八個輸出端分別接8個LED燈，根據(jù)3-8譯碼器的功能表就可知道每當加一次數(shù)，輸出端就出現(xiàn)一個低電平，如此循環(huán)下來，就可實現(xiàn)LED燈的順序流動。信號流程如下：電源——第一個555——計數(shù)器——譯碼器——LED燈電源——第二個555——計數(shù)器電源——第三個555——譯碼器三、電路設計基本原理設計電路圖如圖（2）所示：圖（2）基本的電路原理分析見第二步的方案設計，為了實現(xiàn)流速可變，可在第一個555的電路中加個可變電阻，調(diào)節(jié)電阻阻值改變脈沖周期，即改變計數(shù)時間，從而實現(xiàn)流速可調(diào)。相應的計算如下：根據(jù)以下兩個公式t1=0.7R2Ct2=0.7（R1+R2）C可得如下數(shù)據(jù)：C1=10nFC2=1uFR1=200kR2=250kRp=200kC3=10nFC4=100uFR3=500R4=70kC5=10nFC=100uFR5=130kR6=14k根據(jù)發(fā)光二極管的工作電流為10-16mA左右，可計算得所加的限流電阻為400-600右，試驗中取RL=510四、測試與結(jié)果分析電路設計，安裝元器件及連好導線后，進行實驗結(jié)果測試。實驗前首先完成以下步驟：1.檢查電路原理圖及導線的連接。在電腦上仿真，能夠得出正確的實驗現(xiàn)象，所以電路原理圖正確。檢查導線的連接是否與電路原理圖上一致。2.檢查導線的連接。對照電路原理圖，用數(shù)字萬用表打到合適的檔位，測試各對應的接點是否連接好并導通。3.檢查實驗儀器和器材是否完好。電源5伏直流電壓輸出正常，CD4017芯片測試其功能均正常，用萬用表檢查開關，按下時導通均正常。完成上述步驟后，接通5伏的直流電源，實驗現(xiàn)象為：（注：因為我用的開關不是鎖住開關，所以按開關時要長按住開關才能實現(xiàn)所要求的功能）開關S1為手控開關，一開始開關S1斷開，燈為正向流動，長按開關S1時流水燈逆向流動;開關S2為自控開關，長按住開關S2，流水燈正向流完后會自動反向流動，如此一直往返；長按住開關S3，流水燈會出現(xiàn)亮10秒停1秒的間歇流動；調(diào)節(jié)Rp的阻值，流水燈的流速發(fā)生了改變。至此，多功能流水燈電路設計，調(diào)試與實驗基本成功。五、個人總結(jié)做板的時候遇到了一些問題，如銅線太大，又如焊盤太小不好焊接的問題，經(jīng)過幾次的修改基本完成了本實驗。在protel中弄原理圖時，有個555芯片少接了個地，最后檢查出來就在電路板上補加了一條導線連接到地。在555電路中，把兩個電容接反了，最后改了過來。最終經(jīng)過不斷的檢查、調(diào)試和分析，成功完成了多功能流水燈的基本要求和部分發(fā)揮部分，得出了正確的實驗現(xiàn)象，按下電路開關，電路可在預定的時間到來時，產(chǎn)生一個控制信號控制彩燈的流向、間歇等，與此同時，通過利用中規(guī)模集成電路中可逆計數(shù)器和譯碼器來·實現(xiàn)正、逆流水功能，利用組合電路實現(xiàn)自控、手控、流向控制等功能。通過這個實驗得到了不少經(jīng)驗，實驗的檢查測試階段，實驗現(xiàn)象不符合理論時，切忌過分緊張和焦急，而應該冷靜地檢查分析存在的問題，在導線的連接過程中，檢查一根測試一根，查處問題及時解決，避免了完成連接后又出現(xiàn)混亂，沒法解決的局面。這也是每個人在平時的實驗過程中值得重視和注意的。本人還認為，多功能流水燈的設計這個課題重點考察了對數(shù)字電路知識的理解和應用，如試驗中的編碼和譯碼，555定時器的應用，進一步強化和鞏固了理論知識的學習，同時又加深了自己對multisim和protel燈軟件的學習與應用，理論和實踐相結(jié)合，從而更好地掌握所學知識，達到學為所用的目的。六、參考文獻[1]高吉祥主編電子技術基礎實驗與課程設計電子工業(yè)出版社2002.2[2]康華光電子技術基礎數(shù)字部分（第四版）高等教育出版社2003.3[3]陳俊亮數(shù)字電路邏輯設計人民郵電出版社1980[4]張端數(shù)字電路與邏輯設計高等教育出版社1985[5]韓廣興電子元器件與使用電爐基礎電子工業(yè)出版社2005[6]陳永甫新編555繼承電路應用800例電子工業(yè)出版社2000[7]吳立新實用電子技術手冊機械工業(yè)出版社2003[8]陸昆電子設計技術電子科技大學出版社1997七、附錄附錄一系統(tǒng)電路原理圖附錄二NE555集成電路內(nèi)部方框圖及引腳圖NE555是一種應用特別廣泛作用很大的的集成電路，屬于小規(guī)模集成電路，在很多電子產(chǎn)品中都有應用。NE555的作用是用內(nèi)部的定時器來構(gòu)成時基電路，給其他的電路提供時序脈沖。NE555時基電路有兩種封裝形式有，一是dip雙列直插8腳封裝，另一種是sop-8小型（smd）封裝形式。其他ha17555、lm555、ca555分屬不同的公司生產(chǎn)的產(chǎn)品。內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作原理都相同。NE555的內(nèi)部結(jié)構(gòu)可等效成23個晶體三極管.17個電阻.兩個二極管.組成了比較器.RS觸發(fā)器.等多組單元電路.特別是由三只精度較高5k電阻構(gòu)成了一個電阻分壓器.為上.下