多功能流水燈實(shí)驗(yàn)報(bào)告

PAGEPAGE8多功能流水燈實(shí)驗(yàn)報(bào)告作者：黃玉龍2010年5月20日設(shè)計(jì)任務(wù)及要求基本要求設(shè)計(jì)一個(gè)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(dòng)的方向可以手控也可以自控，自控往返變換時(shí)間為5秒。彩燈可以間歇流動(dòng)，10秒間歇1次，間歇時(shí)間1秒。發(fā)揮部分彩燈流速可以改變?cè)O(shè)計(jì)顯示圖案循環(huán)的控制電路二、方案設(shè)計(jì)基本原理設(shè)計(jì)框圖如下圖(1)所示:光源源電光源源電電源NE555可逆計(jì)數(shù)器191譯碼器138圖（1）設(shè)計(jì)框圖給整個(gè)電路接個(gè)電源。用NE555來(lái)產(chǎn)生脈沖送到后面的芯片中。這里用了三個(gè)555。第一個(gè)是產(chǎn)生一般的秒沖，使得計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)；第二個(gè)是產(chǎn)生高低電平分別為5秒5秒的脈沖，使得191自動(dòng)加減計(jì)數(shù)；第三個(gè)是用來(lái)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。可逆計(jì)數(shù)器，可用74HC191，也可用74LS190等，來(lái)實(shí)現(xiàn)加減計(jì)數(shù)，使得流水燈可以正向流動(dòng)，也可以反向流動(dòng)。譯碼器用74LS138。用譯碼器的八個(gè)輸出端分別接8個(gè)LED燈，根據(jù)3-8譯碼器的功能表就可知道每當(dāng)加一次數(shù)，輸出端就出現(xiàn)一個(gè)低電平，如此循環(huán)下來(lái)，就可實(shí)現(xiàn)LED燈的順序流動(dòng)。信號(hào)流程如下：電源——第一個(gè)555——計(jì)數(shù)器——譯碼器——LED燈電源——第二個(gè)555——計(jì)數(shù)器電源——第三個(gè)555——譯碼器三、電路設(shè)計(jì)基本原理設(shè)計(jì)電路圖如圖（2）所示：圖（2）基本的電路原理分析見(jiàn)第二步的方案設(shè)計(jì)，為了實(shí)現(xiàn)流速可變，可在第一個(gè)555的電路中加個(gè)可變電阻，調(diào)節(jié)電阻阻值改變脈沖周期，即改變計(jì)數(shù)時(shí)間，從而實(shí)現(xiàn)流速可調(diào)。相應(yīng)的計(jì)算如下：根據(jù)以下兩個(gè)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(jì)算得所加的限流電阻為400-600右，試驗(yàn)中取RL=510四、測(cè)試與結(jié)果分析電路設(shè)計(jì)，安裝元器件及連好導(dǎo)線后，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)結(jié)果測(cè)試。實(shí)驗(yàn)前首先完成以下步驟：1.檢查電路原理圖及導(dǎo)線的連接。在電腦上仿真，能夠得出正確的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，所以電路原理圖正確。檢查導(dǎo)線的連接是否與電路原理圖上一致。2.檢查導(dǎo)線的連接。對(duì)照電路原理圖，用數(shù)字萬(wàn)用表打到合適的檔位，測(cè)試各對(duì)應(yīng)的接點(diǎn)是否連接好并導(dǎo)通。3.檢查實(shí)驗(yàn)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(cè)試其功能均正常，用萬(wàn)用表檢查開(kāi)關(guān)，按下時(shí)導(dǎo)通均正常。完成上述步驟后，接通5伏的直流電源，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象為：（注：因?yàn)槲矣玫拈_(kāi)關(guān)不是鎖住開(kāi)關(guān)，所以按開(kāi)關(guān)時(shí)要長(zhǎng)按住開(kāi)關(guān)才能實(shí)現(xiàn)所要求的功能）開(kāi)關(guān)S1為手控開(kāi)關(guān)，一開(kāi)始開(kāi)關(guān)S1斷開(kāi)，燈為正向流動(dòng)，長(zhǎng)按開(kāi)關(guān)S1時(shí)流水燈逆向流動(dòng);開(kāi)關(guān)S2為自控開(kāi)關(guān)，長(zhǎng)按住開(kāi)關(guān)S2，流水燈正向流完后會(huì)自動(dòng)反向流動(dòng)，如此一直往返；長(zhǎng)按住開(kāi)關(guān)S3，流水燈會(huì)出現(xiàn)亮10秒停1秒的間歇流動(dòng)；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(shè)計(jì)，調(diào)試與實(shí)驗(yàn)基本成功。五、個(gè)人總結(jié)做板的時(shí)候遇到了一些問(wèn)題，如銅線太大，又如焊盤(pán)太小不好焊接的問(wèn)題，經(jīng)過(guò)幾次的修改基本完成了本實(shí)驗(yàn)。在protel中弄原理圖時(shí)，有個(gè)555芯片少接了個(gè)地，最后檢查出來(lái)就在電路板上補(bǔ)加了一條導(dǎo)線連接到地。在555電路中，把兩個(gè)電容接反了，最后改了過(guò)來(lái)。最終經(jīng)過(guò)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(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，按下電路開(kāi)關(guān)，電路可在預(yù)定的時(shí)間到來(lái)時(shí)，產(chǎn)生一個(gè)控制信號(hào)控制彩燈的流向、間歇等，與此同時(shí)，通過(guò)利用中規(guī)模集成電路中可逆計(jì)數(shù)器和譯碼器來(lái)·實(shí)現(xiàn)正、逆流水功能，利用組合電路實(shí)現(xiàn)自控、手控、流向控制等功能。通過(guò)這個(gè)實(shí)驗(yàn)得到了不少經(jīng)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)的檢查測(cè)試階段，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不符合理論時(shí)，切忌過(guò)分緊張和焦急，而應(yīng)該冷靜地檢查分析存在的問(wèn)題，在導(dǎo)線的連接過(guò)程中，檢查一根測(cè)試一根，查處問(wèn)題及時(shí)解決，避免了完成連接后又出現(xiàn)混亂，沒(méi)法解決的局面。這也是每個(gè)人在平時(shí)的實(shí)驗(yàn)過(guò)程中值得重視和注意的。本人還認(rèn)為，多功能流水燈的設(shè)計(jì)這個(gè)課題重點(diǎn)考察了對(duì)數(shù)字電路知識(shí)的理解和應(yīng)用，如試驗(yàn)中的編碼和譯碼，555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)，同時(shí)又加深了自己對(duì)multisim和protel燈軟件的學(xué)習(xí)與應(yīng)用，理論和實(shí)踐相結(jié)合，從而更好地掌握所學(xué)知識(shí)，達(dá)到學(xué)為所用的目的。六、參考文獻(xiàn)[1]高吉祥主編電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)與課程設(shè)計(jì)電子工業(yè)出版社2002.2[2]康華光電子技術(shù)基礎(chǔ)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(shè)計(jì)人民郵電出版社1980[4]張端數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(jì)高等教育出版社1985[5]韓廣興電子元器件與使用電爐基礎(chǔ)電子工業(yè)出版社2005[6]陳永甫新編555繼承電路應(yīng)用800例電子工業(yè)出版社2000[7]吳立新實(shí)用電子技術(shù)手冊(cè)機(jī)械工業(yè)出版社2003[8]陸昆電子設(shè)計(jì)技術(shù)電子科技大學(xué)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(yīng)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(yīng)用。NE555的作用是用內(nèi)部的定時(shí)器來(lái)構(gòu)成時(shí)基電路，給其他的電路提供時(shí)序脈沖。NE555時(shí)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(gè)晶體三極管.17個(gè)電阻.兩個(gè)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(gè)電阻分壓器.為上.下