多功能流水燈課程設(shè)計(jì)報(bào)告

1、重慶交通大學(xué)多功能流水燈課程設(shè)計(jì)報(bào)告20132014學(xué)年第一學(xué)期學(xué)院： 機(jī)電與汽車工程學(xué)院專業(yè)： 機(jī)械電子工程班級(jí)： 11級(jí)機(jī)電子3班姓名： 學(xué)號(hào)： 指導(dǎo)老師： 摘 要在平常生活工作中，我們經(jīng)?？吹讲煌牟薀簦渲幸舶ū倦娐吩O(shè)計(jì)的多功能流水燈，這種燈主要利用計(jì)數(shù)器，觸發(fā)器，本設(shè)計(jì)方案中利用NE555構(gòu)成多諧振蕩產(chǎn)生連續(xù)脈沖作為CD4017的脈沖源，在經(jīng)過(guò)74HC240驅(qū)動(dòng)輸入到發(fā)光二極管。關(guān)鍵字：連續(xù)脈沖 流水燈 多功能 前 言 隨著電子技術(shù)的快速發(fā)展尤其是數(shù)字技術(shù)的突飛猛進(jìn)，多功能流水燈憑著簡(jiǎn)易，高效，穩(wěn)定等特點(diǎn)在各種娛樂(lè)場(chǎng)所、店鋪門(mén)面裝飾、家居裝潢、城市墻壁更是隨處可見(jiàn)，與此同時(shí)，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(shè)計(jì)具有相當(dāng)?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(jì)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(shè)計(jì)過(guò)程中需要了解相關(guān)芯片（NE555、CD4017、74HC240）的具體功能，引腳圖，真值表，認(rèn)真布局，在連接過(guò)程中更要仔細(xì)認(rèn)真。第一章 設(shè)計(jì)意義及目的1.1、設(shè)計(jì)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(xué)會(huì)如何用555時(shí)鐘電路產(chǎn)生方波信號(hào)；C、熟悉掌握計(jì)數(shù)器、震蕩

3、器的功能與原理；D、了解時(shí)序電路與邏輯電路的功能與應(yīng)用。1.2、設(shè)計(jì)目的：A、掌握組合邏輯電路、時(shí)序邏輯電路及數(shù)字邏輯電路系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝、測(cè)試方法；B、進(jìn)一步鞏固所學(xué)的理論知識(shí)，提高運(yùn)用所學(xué)知識(shí)分析和解決實(shí)際問(wèn)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(shū)寫(xiě)綜合實(shí)驗(yàn)報(bào)告的能力。第二章 方案設(shè)計(jì)2.1、設(shè)計(jì)思路：由555時(shí)鐘電路產(chǎn)生的方波信號(hào)，輸入到10位計(jì)數(shù)分頻器(CD4017)，分頻計(jì)數(shù)產(chǎn)生輸出信號(hào)經(jīng)過(guò)74HC240驅(qū)動(dòng)后輸出到發(fā)光二極管上，發(fā)光二極管循環(huán)依次點(diǎn)亮。由于74HC240只能對(duì)8位二進(jìn)制數(shù)進(jìn)行反相，所以電路中加入了兩個(gè)三極管非門(mén)。

4、三極管非門(mén)應(yīng)保證當(dāng)輸入低電平時(shí)三極管可靠地截至，則輸出為高電平；當(dāng)輸入高電平時(shí)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(jù)多功能流水燈的設(shè)計(jì)思路，可知多功能流水燈有以下元件組成：NE555諧振蕩器、CD4017計(jì)數(shù)器、74HC240反相、9014三極管（2個(gè)）、電阻為470（10個(gè)）、電阻10K（3個(gè)）電阻300K（1個(gè)），LED燈（10個(gè)），電容0.47F/10 V（1個(gè)）和電容0.01F/10V（1個(gè)）。第三章 系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(dāng)電源經(jīng)R1、R2向C3充電到2/3電源電壓時(shí)，輸出端腳電

5、平由高變低，555內(nèi)部放電管導(dǎo)通，電容C2經(jīng)W和R2向555的腳放電，直至C2兩端電壓低于13電源電壓時(shí)，555的腳又由低電平變?yōu)楦唠娖剑珻2又再次充電，如此循環(huán)工作，形成振蕩。555的頻率可以通過(guò)改變電位器的阻值而改變，其時(shí)鐘輸出直接進(jìn)入4017的14腳，這樣來(lái)驅(qū)動(dòng)10個(gè)LED負(fù)載，使其循環(huán)點(diǎn)亮。3.2、分頻器CD4017CD4017計(jì)數(shù)器總共有16個(gè)引腳，其中它有10個(gè)引腳是輸出端，CLK為脈沖信號(hào)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)鐘上升和下降時(shí)間無(wú)限制，隨著脈沖的輸入CHF4017 10個(gè)輸出引腳依次輸出高電平，當(dāng)完成10個(gè)輸出時(shí)CHF4017自動(dòng)復(fù)位，CO（進(jìn)位

6、輸出）在前五個(gè)脈沖為高電平，后五個(gè)脈沖時(shí)為低電平。運(yùn)用555時(shí)基電路構(gòu)成多諧震蕩器以提供時(shí)鐘脈沖。3.3、74HC240由于74HC240只能對(duì)8位二進(jìn)制數(shù)進(jìn)行反相，所以電路中加入了兩個(gè)三極管非門(mén)。三極管非門(mén)應(yīng)保證當(dāng)輸入低電平時(shí)三極管可靠地截至，則輸出為高電平；當(dāng)輸入高電平時(shí)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(jù)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(diào)試：（1）檢查電路設(shè)計(jì)的原理圖，并確定連接無(wú)誤；（2）檢測(cè)導(dǎo)線是否斷路，再

8、用萬(wàn)用表檢測(cè)每部分是否完好；（3）檢查整個(gè)電路是否都正確，看每個(gè)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(wèn)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(wú)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(méi)有亮，那就檢查看那些沒(méi)亮的LED燈是否有故障，如果沒(méi)有故障再看那部分的連接有沒(méi)有錯(cuò)誤；（3）如果只有一個(gè)燈光點(diǎn)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(wèn)題。（）如果接上電源后，出現(xiàn)冒煙等現(xiàn)象，應(yīng)立即斷開(kāi)電源，檢查設(shè)備全面排除故障。第五章結(jié)果分析和總結(jié)5.1、結(jié)果分析：在根

9、據(jù)電路圖連接好線路并焊好電路板之后，接上電源觀察結(jié)果，發(fā)現(xiàn)十個(gè)燈泡都不工作，無(wú)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(dǎo)線不夠，造成連線過(guò)于緊密，造成短路，這可能是最為主要原因；2. 因?yàn)槿鄙俳?jīng)驗(yàn)，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(jié)：通過(guò)這一次課程設(shè)計(jì)，了解了多功能流水燈的一系列功能，學(xué)到了如何使用NE555產(chǎn)生方波信號(hào)，學(xué)會(huì)了制作多功能流水燈的一般工藝，在這一次的課程設(shè)計(jì)中第一次接觸到了仿真軟件，學(xué)會(huì)了一些的簡(jiǎn)單基本操作。通過(guò)焊電路板的過(guò)程，學(xué)到了焊電路的一些東西，雖說(shuō)原料有限，在原料不足的情況下也學(xué)到了不少。附錄1. NE555引腳

10、圖2. NE555集成電路內(nèi)部方框圖3. NE555電路的引腳功能觸發(fā)閾值復(fù)位IS放電端輸出>H導(dǎo)通LH原狀態(tài)×H截止H××L導(dǎo)通L4. CD4017引腳圖。5、NE555引腳說(shuō)明：1腳 地； 2腳 低觸發(fā)控制輸入端；3腳 輸出； 4腳 復(fù)位端；5腳 控制電壓端； 6腳 高觸發(fā)端；7腳 放電開(kāi)關(guān)端； 8腳 電源；6、CD4017引腳說(shuō)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(shí)，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(fù)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(jí)聯(lián)進(jìn)位輸出端，每輸入10個(gè)