NE555流水燈設(shè)計(jì)報(bào)告

目錄TOC\o"1-3"\h\u1912摘要 12336Abstract 115556第一章緒論 2172661.1流水燈背景 2103091.2流水燈的目的及意義 213863第二章基礎(chǔ)芯片介紹 288692.1555振蕩電路原理 2310202.2CD4017譯碼電路原理 3179882.3章節(jié)小結(jié) 416103第三章設(shè)計(jì)方案 5326163.1總體設(shè)計(jì)方案 582173.2章節(jié)小結(jié) 61982第四章系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 6230434.1用proteus繪制仿真圖 6182144.2用DXP畫原理和PCB圖 657864.3實(shí)物PCB電路板制作 7234474.4整理制作過程視頻 8191414.5章節(jié)小結(jié) 831286第五章系統(tǒng)調(diào)試與測(cè)試 937465.1系統(tǒng)調(diào)試 9235675.2注意事項(xiàng) 9150825.3測(cè)試結(jié)果 9213525.4章節(jié)小結(jié) 102924第六章總結(jié)與展望 1115574第七章謝辭 1217005附件 13126971.NE555流水燈原理圖 13153412.NE555流水燈PCB圖 13TOC\o"1-2"\h\z\u摘要該創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)是完畢流水燈的制作，通過結(jié)合NE555芯片以及CD4017芯片，制作出簡(jiǎn)易流水燈的過程，并將整個(gè)制作流程錄制下來。運(yùn)用會(huì)聲會(huì)影軟件完畢制作錄像的剪輯，形成視頻講解整個(gè)制作流程，本次制作使的是覆銅板，即設(shè)計(jì)好原理圖后用DXP畫圖軟件繪制好電路圖。結(jié)合CD4017芯片的功能，將其與555芯片聯(lián)合使用，從而實(shí)現(xiàn)流水燈的效果。運(yùn)用dxp軟件，進(jìn)行pcb畫圖，通過一系列操作完畢作品。本次設(shè)計(jì)，我充足了解了CD4017和NE555芯片的使用，對(duì)于如何實(shí)際、制作電路也有了理性上的結(jié)識(shí)，對(duì)于此后的對(duì)于新知識(shí)的學(xué)習(xí)以及各種芯片的運(yùn)用有了提高。關(guān)鍵字：555芯片CD4017芯片DXP畫圖軟件會(huì)聲會(huì)影X5AbstractThe

innovativeexperiment

is

finished

runninglights,

throughacombinationofNE555

chipand

CD4017chip,

made

simple

waterlightsandtheprocess

recorded

video

clips,

completed

by

UleadVideoStudio

software,

formingavideotoexplaintheproductionprocess,

the

production

that

isthe

CCL,

namelygooddesign

principlediagram

afterusingDXP

drawing

thecircuitdiagram

drawingsoftware.

CombinedwiththeCD4017

chip'sfunction,

the

combinedwith

555chips,soasto

achievewaterlamp

effect.

UsingDXPsoftware,

PCB

drawing,

afteraseriesof

operationstocomplete

works.Thisdesign,

I

fullyunderstand

theuseofCD4017

andNE555

chips,

toactually,makingcircuit

also

havearationalunderstanding,

forthefuture

to

learnnewknowledge

and

variouschips

use

hasincreased.Keywords:555chipCD4017

DXPdrawingsoftware,videostudio

X5.第一章緒論1.1流水燈背景當(dāng)今的社會(huì)是一個(gè)新技術(shù)層出不窮的時(shí)代，科技迅速發(fā)展，在電子領(lǐng)域的發(fā)展更是迅速，同時(shí)也在影響著我們的生活。隨著人民生活水平的提高，流水燈在現(xiàn)實(shí)生活中所起的作用越來越重要。例如：在人流擁擠繁忙的交通路段，閃爍著的流水交通燈，提醒著我們要遵紀(jì)交通規(guī)則，在霓虹閃爍的繁華大街上，閃爍的流水燈無不吸引過路人的眼球，甚至在一些大型商場(chǎng)大廈的自動(dòng)門上都裝有自動(dòng)流水燈，告訴人們的時(shí)間和日期。基于這些，我們本次進(jìn)行了流水燈的制作。1.2流水燈的目的及意義流水燈的設(shè)計(jì)規(guī)定在預(yù)定的時(shí)間到來時(shí)，會(huì)產(chǎn)生一個(gè)控制信號(hào)控制LED燈的流向、間歇等，LED燈流向可以隨著電路的改變而改變，并具有自控、手控功能等。重要參考數(shù)字電路中計(jì)數(shù)器的原理。運(yùn)用555芯片以及計(jì)時(shí)器cd4017實(shí)現(xiàn)流水燈功能。其目的是讓我們熟悉了解各芯片的功能作用，學(xué)會(huì)使用dxp，運(yùn)用其進(jìn)行pcb畫圖，學(xué)會(huì)使用會(huì)聲會(huì)影軟件，進(jìn)行視頻制作和剪輯，進(jìn)一步加強(qiáng)大家的動(dòng)手實(shí)踐能力。29678第二章基礎(chǔ)芯片介紹2.1555振蕩電路原理NE555時(shí)基電路組成振蕩電路，如圖1所示：電源VCC通過電阻R1、RV2向電容C2充電，當(dāng)充電到一定限度后，2、6腳電壓升高，當(dāng)2、6腳電壓升高到2/3VCC后，3腳輸出為低電平，7腳對(duì)地呈低阻態(tài)，電容C1通過電位器和7腳對(duì)地放電，當(dāng)放電至使2、6腳電壓低于1/3VCC時(shí)，3腳輸出為高電平，7腳對(duì)地呈高阻態(tài)，VCC通過RV2又開始對(duì)電容C2充電，周而復(fù)始。通過調(diào)節(jié)RV2的阻值，可以改變電容充放電的時(shí)間常數(shù)從而改變3腳輸出脈沖的頻率。圖1NE555芯片引腳圖2.2CD4017譯碼電路原理譯碼電路由一塊CD4017芯片組成。如圖2所示：該芯片有3個(gè)輸入端（2個(gè)時(shí)鐘輸入端CP的14腳和EN的13腳與復(fù)位端Cr的15腳）。有10個(gè)輸出端Q0～Q9（依次為3腳、2腳、4腳、7腳、10腳、1腳、5腳、6腳、9腳、11腳）。尚有一個(gè)進(jìn)位端CO，其功能是：當(dāng)復(fù)位端Cr加上高電平和正脈沖時(shí)，輸出端Q0為高電平，其余9個(gè)輸出端Q0～Q9均為低電平。時(shí)鐘輸出端CP對(duì)輸入時(shí)鐘脈沖的上升沿計(jì)數(shù)，EN則對(duì)時(shí)鐘脈沖的下降沿計(jì)數(shù)。Q0～Q9這10個(gè)輸出端的輸出狀態(tài)分別與輸入的時(shí)鐘個(gè)數(shù)相相應(yīng)。如從0開始計(jì)數(shù)，則輸入到第1個(gè)時(shí)鐘脈沖時(shí)，Q1就變成高電平，輸入第2個(gè)時(shí)鐘脈沖時(shí)，Q2變成高電平……直到輸入第10個(gè)時(shí)鐘脈沖，Q0變?yōu)楦唠娖健Ｍ瑫r(shí)，進(jìn)位端C0就輸出一個(gè)進(jìn)位脈沖，作為下一級(jí)計(jì)數(shù)的時(shí)鐘信號(hào)。Cr為復(fù)位端，也為清零端。當(dāng)Cr輸入高電平時(shí)，電路復(fù)位，即輸出端Q0為高電平，Q1～Q9為低電平。如此反復(fù)，只要NE555芯片的3腳送來的二進(jìn)制信號(hào)不消失，CD4017芯片將二進(jìn)制信號(hào)轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制信號(hào)的計(jì)碼工作就會(huì)反復(fù)進(jìn)行下去。調(diào)節(jié)可變電阻RV2便可改變振蕩電路的頻率，反映在CD4017芯片輸出端則是流動(dòng)的速率。圖2CD4017芯片引腳圖2.3章節(jié)小結(jié)在本章節(jié)，我結(jié)識(shí)并且學(xué)習(xí)了CD4017這款芯片，同時(shí)溫習(xí)了上學(xué)期所學(xué)習(xí)的NE555，將兩者結(jié)合起來，構(gòu)成了一個(gè)流水燈,在接觸一款新的芯片時(shí)，要學(xué)會(huì)如何檢索資料，如何運(yùn)用該款芯片，最終形成電路圖。第三章設(shè)計(jì)方案3.1總體設(shè)計(jì)方案本次設(shè)計(jì)流水燈的思緒如下圖3所示：圖3總設(shè)計(jì)流程圖根據(jù)該思緒，結(jié)合兩個(gè)基本電路的原理繪制出圖4的原理圖：圖4流水燈原理圖通過555振蕩電路以及譯碼電路實(shí)現(xiàn)流水燈效果，通過調(diào)節(jié)RV2，進(jìn)而調(diào)節(jié)流水燈的流速。開關(guān)則是復(fù)位作用，通過開關(guān)的開和關(guān)，控制流水燈的關(guān)和滅。在圖形設(shè)計(jì)下，采用的是心形流水燈。3.2章節(jié)小結(jié)本章重要涉及的是電路圖的設(shè)計(jì)，通過對(duì)兩款芯片的巧妙結(jié)合，運(yùn)用NE555芯片的震蕩電平變化以及CD4017的逐個(gè)電平輸出，來實(shí)現(xiàn)依次點(diǎn)亮每個(gè)燈，往復(fù)循環(huán)形成流水的效果。TOC\o"1-3"\h\u第四章系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)4.1用proteus繪制仿真圖打開軟件，新建一個(gè)NewDesign，選左邊工具欄第二個(gè)圖標(biāo)，點(diǎn)P，選元件，放置元件，連接起來。連接好電路圖后，進(jìn)行仿真操作。4.2用DXP畫原理和PCB圖1、新建工程打開protel軟件后，點(diǎn)擊file，選擇new，完畢Protel工程的新建。2、原理圖環(huán)境設(shè)立打開后綴名為sch的原理圖文獻(xiàn)后，單擊右鍵，分別選擇DocumentOptions和Preferences，進(jìn)行環(huán)境設(shè)立。在Protel繪圖中，為了使電路圖看起來更加整潔、美觀，經(jīng)常會(huì)規(guī)定使用統(tǒng)一的線型、線色。因此，我們?cè)诶L圖之前便應(yīng)當(dāng)對(duì)繪圖（如自行繪制的元器件所用的線）和電氣連線（元件間的連線）進(jìn)行統(tǒng)一設(shè)立。環(huán)節(jié)如下：選擇Preferences中的DefaultPrimitives，雙擊紅圈中的Bus，將BusWidth（線寬）設(shè)立為small，Color（線色）設(shè)立為黑色。同理，對(duì)其它相關(guān)選項(xiàng)進(jìn)行設(shè)立。注：Junction的線寬設(shè)立為Smallest。3、元件庫(kù)環(huán)境設(shè)立打開后綴名為L(zhǎng)ib的文獻(xiàn)，單擊右鍵.然后選擇DocumentOptions，進(jìn)行元件庫(kù)的環(huán)境設(shè)立。4、電氣檢查和網(wǎng)絡(luò)鏈表的生成（1）選擇Tools——Annotate，再點(diǎn)擊OK，可完畢對(duì)元器件的自動(dòng)編號(hào)；（2）選擇Tools——ERC，再點(diǎn)擊OK，即可完畢電氣檢查，看電路中是否存在電氣錯(cuò)誤；（3）選擇Design——CreateNetlist，再點(diǎn)擊OK，創(chuàng)建網(wǎng)絡(luò)鏈表。5、添加封裝雙擊原理圖中的元件，在Footprint中為所選元件添加封裝，在沒有實(shí)物的前提下，一般選擇較為常用的封裝。而這種逐個(gè)添加封裝的方式是極其麻煩的，故最佳在繪制元器件的時(shí)候，便為其添加封裝。即在元件庫(kù)左側(cè)的Description中為其添加相應(yīng)的Footprint，這樣便只需在繪圖完畢后對(duì)部分封裝進(jìn)行修改了。6、PCB繪圖在所有的封裝都添加完畢之后，便要開始繪制PCB板。一方面在如圖1.5示的對(duì)話框中選擇新建一個(gè)PCBDocument，即PCB原理圖文獻(xiàn)。然后進(jìn)行環(huán)境設(shè)立。注意：只能在Keepoutlayer繪制邊界，而連線則需在TopLayer和BottomLayer這兩層中。在原理圖中生成的網(wǎng)絡(luò)表是PCB板與原理圖之間的橋梁。所以，原理圖中的封裝要與PCB相符合。一方面導(dǎo)入網(wǎng)絡(luò)表，點(diǎn)擊Design中的LoadNETS.導(dǎo)入時(shí)會(huì)彈出對(duì)話框，單擊BROWSE找到相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)表。假如出現(xiàn)錯(cuò)誤則返回原理圖，查看所有元件是否封裝、元件的引腳與PCB中封裝的引腳號(hào)是否一致以及確認(rèn)各處是否連接對(duì)的。若無錯(cuò)誤，導(dǎo)入網(wǎng)絡(luò)表后軟件就會(huì)將PCB元件自動(dòng)導(dǎo)入，然后再進(jìn)行布局。布局的時(shí)候，注意各個(gè)元件之間的連接關(guān)系，不可隨意擺布，應(yīng)盡量將有連接關(guān)系的元件靠近，相同的原器件盡量保持對(duì)稱，從而保證整個(gè)布局的美觀與合理性。布局完了之后，可以通過軟件進(jìn)行自動(dòng)連線。點(diǎn)擊AUTOROUTE中的ALL，出現(xiàn)對(duì)話框，點(diǎn)擊ROUTEALL即可。當(dāng)然自動(dòng)布線存在的缺陷很多，為了使布線更加美觀且符合實(shí)際規(guī)定，最佳是手動(dòng)布線，即便是自動(dòng)布線了，也一定要在導(dǎo)入網(wǎng)絡(luò)鏈表布線后進(jìn)行手動(dòng)調(diào)整。注意：連線不能出現(xiàn)90度的拐角，一般是45度和135度，電源線和地線要比信號(hào)線粗。4.3實(shí)物PCB電路板制作1、打印電路板。將繪制好的電路板用轉(zhuǎn)印紙打印出來，注意滑的一面面向自己，一般打印兩張電路板，即一張紙上打印兩張電路板。在其中選擇打印效果最佳的制作線路板。2、裁剪覆銅板,用感光板制作電路板全程圖解。覆銅板，也就是兩面都覆有銅膜的線路板，將覆銅板裁成電路板的大小，不要過大，以節(jié)約材料。3、預(yù)解決覆銅板。用細(xì)砂紙把覆銅板表面的氧化層打磨掉，以保證在轉(zhuǎn)印電路板時(shí)，熱轉(zhuǎn)印紙上的碳粉能牢固的印在覆銅板上，打磨好的標(biāo)準(zhǔn)是板面光亮，沒有明顯污漬。4、轉(zhuǎn)印電路板。將打印好的電路板裁剪成合適大小，把印有電路板的一面貼在覆銅板上，對(duì)齊好后把覆銅板放入熱轉(zhuǎn)印機(jī)，放入時(shí)一定要保證轉(zhuǎn)印紙沒有錯(cuò)位。一般來說通過2-3次轉(zhuǎn)印，電路板就能很牢固的轉(zhuǎn)印在覆銅板上。熱轉(zhuǎn)印機(jī)事先就已經(jīng)預(yù)熱，溫度設(shè)定在160-200攝氏度，由于溫度很高，操作時(shí)注意安全。5檢查是否存在斷線，如有斷線，則可用油性筆修復(fù)電路。6、腐蝕線路板,回流焊機(jī)。先檢查一下電路板是否轉(zhuǎn)印完整，若有少數(shù)沒有轉(zhuǎn)印好的地方可以用黑色油性筆修補(bǔ)。然后就可以腐蝕了，等線路板上暴露的銅膜完全被腐蝕掉時(shí)，將線路板從腐蝕液中取出清洗干凈，這樣一塊線路板就腐蝕好了。腐蝕液一般為三氯化鐵，具有強(qiáng)腐蝕性，操作時(shí)一定注意安全。7、線路板鉆孔。線路板上是要插入電子元件的，所以就要對(duì)線路板鉆孔了。依據(jù)電子元件管腳的粗細(xì)選擇不同的鉆針，在使用鉆機(jī)鉆孔時(shí)，線路板一定要按穩(wěn)，鉆機(jī)速度不能開的過慢，請(qǐng)仔細(xì)看操作人員操作。8、線路板預(yù)解決。鉆孔完后，用細(xì)砂紙把覆在線路板上的墨粉打磨掉，用清水把線路板清洗干凈。水干后，用松香水涂在有線路的一面，為加快松香凝固，我們用熱風(fēng)機(jī)加熱線路板，只需2-3分鐘松香就能凝固。9、焊接電子元件。焊接完板上的電子元件，通電。4.4整理制作過程視頻制作過程中成員分工合作，一人制作，一人拍攝，一人講解，記錄制作過程完整的環(huán)節(jié)，最后用會(huì)聲會(huì)影X5軟件整合與加工視頻。4.5章節(jié)小結(jié)通過本章的學(xué)習(xí)，加強(qiáng)了對(duì)繪制原理圖、PCB圖的理解與運(yùn)用，將原理圖形成現(xiàn)實(shí)中的覆銅板電路圖，這才是學(xué)習(xí)的重點(diǎn)，為以后電路的制作打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。第五章系統(tǒng)調(diào)試與測(cè)試5.1系統(tǒng)調(diào)試問題一：燈閃了幾次就滅了由于線的半徑小了，在轉(zhuǎn)印的時(shí)候沒有完全轉(zhuǎn)印，導(dǎo)致有路線斷了，通過焊錫絲連接電路，解決問題一。問題二：頻率閃爍太快由于電阻，電容設(shè)計(jì)不合理，導(dǎo)致閃爍頻率太快，通過更換電阻，電容，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，使頻率閃爍合理。問題三：燈亮不穩(wěn)定由于接地不合理，導(dǎo)致燈不穩(wěn)定。5.2注意事項(xiàng)1.布線的時(shí)候，線規(guī)格的選擇要合理，太細(xì)了，會(huì)導(dǎo)致腐蝕的不成功。2.線與線之間的距離設(shè)立的要合理。3.布局要合理，避免線重疊。4.覆銅時(shí)，面積覆銅要大。5.轉(zhuǎn)印和腐蝕要完全，否則pcb板銅線會(huì)有殘缺，達(dá)不到預(yù)期中的效果。6.打孔時(shí)，對(duì)準(zhǔn)孔。5.3測(cè)試結(jié)果1.連接電源，燈亮，呈現(xiàn)流水效果，如圖5所示：圖5流水燈實(shí)物圖2.調(diào)節(jié)電位器旋鈕，流水速度加快，最快時(shí)幾乎全亮，如圖6所示：圖6流水燈加速圖5.4章節(jié)小結(jié)電路的調(diào)試往往是完畢一次任務(wù)最困難的環(huán)節(jié)，這個(gè)調(diào)試過程中，需要仔細(xì)檢查自己的原理圖是否有誤，制作出的電路板的線路是否有問題，也許有線斷了，也也許有線短路了，芯片插反了，元器件燒了等各種因素。第六章總結(jié)與展望總結(jié)本次創(chuàng)新實(shí)踐環(huán)節(jié)1，自己收獲到的真的很多。一方面學(xué)會(huì)了當(dāng)我們碰到一款沒接觸過的芯片時(shí)，該如何查找資料純熟掌握它的特性，每個(gè)管腳的功能，以及如何將不同的芯片結(jié)合起來形成電路圖。另一方面，我還學(xué)會(huì)了使用Protel、DXP和會(huì)聲會(huì)影軟件的使用，這些在以后的學(xué)習(xí)生活中都是非常有用的。最后便是如何將電腦上的電路圖變成現(xiàn)實(shí)中的電路圖，這就是覆銅板的制作過程啦。當(dāng)然，我還發(fā)現(xiàn)了許多局限性之處，涉及創(chuàng)新點(diǎn)的實(shí)現(xiàn)，我在流水燈中加入了一個(gè)電位器，可以通過旋轉(zhuǎn)電位器旋鈕來改變555的電平輸入快慢，進(jìn)而可以達(dá)成對(duì)流水燈流水速度的變化。從最開始的學(xué)習(xí)到實(shí)踐這個(gè)過程是困難的，但是之后會(huì)發(fā)現(xiàn)，不僅能力得到了提高，自己明白了團(tuán)隊(duì)合作的意義同時(shí)更意識(shí)到書本上學(xué)到的只是理論上的，可以將理