不規(guī)則循環(huán)彩燈

1、課 程 設(shè) 計(jì) 說 明 書學(xué)生姓名:學(xué) 號(hào)：學(xué) 院:班 級(jí):題 目:1 方波器的制作2 不規(guī)則變速循環(huán)彩燈的制作3聲控延時(shí)夜燈的制作和調(diào)試 指導(dǎo)教師： 2014年12月22日目錄第1章 方波發(fā)生器制作31.1 設(shè)計(jì)任務(wù)31.2 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案31.3系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)41.4 總電路圖、元器件清單、儀器儀表清單41.5 系統(tǒng)調(diào)試與測(cè)量參數(shù)及誤差分析51.6 改進(jìn)意見與收獲體會(huì)5第2章 不規(guī)則變速循環(huán)彩燈的制作62.1 設(shè)計(jì)任務(wù)62.2 總體設(shè)計(jì)方案62.3 電路分析與設(shè)計(jì)72.4 總電路圖、元器件清單、儀器儀表清單82.5 系統(tǒng)安裝、調(diào)試與參數(shù)測(cè)量102.6 改進(jìn)意見與收獲體會(huì)10第3章 聲控延

2、時(shí)夜燈的制作與調(diào)試113.1設(shè)計(jì)任務(wù)113.2 總體設(shè)計(jì)方案113.3 電路分析與設(shè)計(jì)123.4總電路圖、元器件清單、儀器儀表清單133.5 系統(tǒng)安裝、調(diào)試與測(cè)量參數(shù)143.6 改進(jìn)意見與收獲體會(huì)14主要參考文獻(xiàn):14第1章 方波發(fā)生器制作1.1 設(shè)計(jì)任務(wù)設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)易的方波發(fā)生器。在給定合適電源狀態(tài)下利用相關(guān)器件制作一電路使該電路能輸出一定頻率的方波。當(dāng)輸出端接示波器，可觀察并計(jì)算出所產(chǎn)生的方波波形及頻率。1.2 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案根據(jù)相關(guān)資料查找，運(yùn)用74LS00及電容電阻設(shè)計(jì)一個(gè)方波發(fā)生電路。圖1-1 方波發(fā)生器電路圖電路工作原理為：該引腳圖表示74LS00為“四2輸入與非門”，內(nèi)部有四個(gè)兩

3、輸入與非門。A、B為輸入端，Y為輸出端，其共用電源端為（14腳）接地端為GND（7腳）。當(dāng)給5腳輸入高電平，空腳4輸入低電平，經(jīng)過74LS00輸出高電平，對(duì)電容C1進(jìn)行充電，示波器上顯示信號(hào)在Y軸正半部分。當(dāng)電容C1充電結(jié)束后，C1繼續(xù)放電，當(dāng)放電結(jié)束后，C1處相當(dāng)于斷開。2腳接地，輸出低電平?？漳_1輸入高電平，經(jīng)過74LS00輸出高電平，對(duì)電容C2進(jìn)行充電，此時(shí)4腳輸入高電平?？漳_5也輸入高電平，經(jīng)74LS00后輸出電平。即輸出為低電平，在示波器顯示信號(hào)為Y軸負(fù)半部分。C2充電結(jié)束后斷開，重復(fù)第一過程。從此反復(fù)產(chǎn)生穩(wěn)定方波1.3系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)1.4 總電路圖、元器件清單、儀器儀表清單圖1.3

4、 總電路圖 元器件清單如表11所示：表11 元器件清單元器件名稱個(gè)數(shù)74LS002電阻2電容2儀器儀表清單如12所示： 表12 儀器儀表清單儀器儀表名稱個(gè)數(shù)萬用電路板1萬用表1電烙鐵1焊芯1電工鉗1導(dǎo)線若干1.5 系統(tǒng)調(diào)試與測(cè)量參數(shù)及誤差分析1.5.1 電路連接電路連接步驟為：（1）根據(jù)設(shè)計(jì)要求，畫實(shí)驗(yàn)電路圖；（2）根據(jù)實(shí)驗(yàn)電路圖，畫出實(shí)物位置電路線路，并印制裝配圖；（3）運(yùn)用仿真軟件對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行仿真；（4）準(zhǔn)備電烙鐵，預(yù)熱，擺放好材料；（5）根據(jù)電路圖進(jìn)行焊接，布線，注意器件正負(fù)極；（6）認(rèn)真檢查焊接是否正確，用萬用表檢測(cè)所焊部分通電情況是否正常；（7）測(cè)試是否成功。1.5.2實(shí)驗(yàn)調(diào)試結(jié)果實(shí)驗(yàn)

5、測(cè)試結(jié)果為：將輸出端接正弦波發(fā)生器，輸出端接示波器。通過調(diào)整在示波器上可觀察到方波。1.6 改進(jìn)意見與收獲體會(huì)通過這次課程設(shè)計(jì)，讓我體會(huì)到只有理論知識(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，在實(shí)踐時(shí)，總會(huì)出現(xiàn)各種各樣問題。尤其在調(diào)試的過程中，會(huì)遇到各種各樣的困難，我們仔細(xì)認(rèn)真的反復(fù)檢查電路是否有連錯(cuò)或出現(xiàn)短路、焊接不牢的地方?？偟膩碚f，電路圖較簡(jiǎn)單，調(diào)試過程較復(fù)雜。讓我理解了團(tuán)隊(duì)合作的重要性與必要性。 第2章 不規(guī)則變速循環(huán)彩燈的制作2.1 設(shè)計(jì)任務(wù)利用兩組不規(guī)則周期發(fā)生器4069和CD4017彩燈和相關(guān)器件制作一組能夠變速并且每一次變速都是不規(guī)則的彩燈電路。2.2 總體設(shè)計(jì)方案（1） 參考電路圖如下： 圖2-1 不規(guī)

6、則循環(huán)彩燈電路圖（2）電路的工作原理：它是由不規(guī)則周期脈沖發(fā)生器和CD4017彩燈電路組成。CD4017是一塊能產(chǎn)生序列脈沖的CMOS計(jì)數(shù)/分配器。它有2個(gè)時(shí)鐘端：CP端是上升沿觸發(fā)計(jì)數(shù)端（=0。當(dāng)=1，則輸出狀態(tài)保持不變）、端是下降沿觸發(fā)計(jì)數(shù)端（CP=1。當(dāng)CP=0，則輸出狀態(tài)保持不變）；CR為其異步清0端，加高電平時(shí)，不論、CP為何值，只有Y0輸出為高電平；在時(shí)鐘信號(hào)作用下，Y0Y9依次輸出為正脈沖。不規(guī)則周期脈沖發(fā)生器（由CD4069構(gòu)成）采用兩個(gè)脈沖信號(hào)發(fā)生器分別輸出頻率不同的兩路脈沖信號(hào)，再由一個(gè)或門電路把它們合成為一個(gè)不規(guī)則周期脈沖信號(hào)；用這個(gè)不規(guī)則 脈沖信號(hào)作為CD4017彩燈電

7、路的計(jì)數(shù)脈沖，就可以使彩燈循環(huán)變化的速度忽快忽慢，多路彩燈的每一路燈光的發(fā)光時(shí)間也變得各不相同。通過分別調(diào)整兩個(gè)脈沖信號(hào)發(fā)生器的頻率，可以改變不規(guī)則周期脈沖信號(hào)的變化規(guī)律。2.3 電路分析與設(shè)計(jì)2.3.1 CD4069CMOS反相器 圖2.2為CD4069引腳圖CD4069工作是，引腳7接地，CD4069為常用的CMOS集成門電路為六反相器。CMOS集成門電路完成的功能為CMOS反相器的基本電路如圖22所示。為驅(qū)動(dòng)管，又稱輸入管，為負(fù)載管，兩管柵極連在一起作輸入端，漏極連在一起作輸出端。要求，且。2.3.2 CD4017引腳圖 圖2.3 CD4017引腳圖十進(jìn)制計(jì)數(shù)分頻器CD4017，其內(nèi)部由

8、計(jì)數(shù)器及譯碼器兩部分組成，由譯碼輸出實(shí)現(xiàn)對(duì)脈沖信號(hào)的分配，整個(gè)輸出時(shí)序就是O0、O1、O2、O9依次出現(xiàn)與時(shí)鐘同步的高電平，寬度等于時(shí)鐘周期。CD4017有10個(gè)輸出端（O0O9）和1個(gè)進(jìn)位輸出端O5-9。每輸入10個(gè)計(jì)數(shù)脈沖，O5-9就可得到1個(gè)進(jìn)位正脈沖，該進(jìn)位輸出信號(hào)可作為下一級(jí)的時(shí)鐘信號(hào)。CD4017有3個(gè)控制（MR、CP0和CP1），MR為清零端，當(dāng)在MR端上加高電平或正脈沖時(shí)其輸出O0為高電平，其余輸出端（O1O9）均為低電平。CP0和CPl是2個(gè)時(shí)鐘輸入端，若要用上升沿來計(jì)數(shù)，則信號(hào)由CP0端輸入；若要用下降沿來計(jì)數(shù)，則信號(hào)由CPl端輸入。設(shè)置2個(gè)時(shí)鐘輸入端，級(jí)聯(lián)時(shí)比較方便，可驅(qū)

9、動(dòng)更多二極管發(fā)光。由此可見，當(dāng)CD4017有連續(xù)脈沖輸入時(shí)，其對(duì)應(yīng)的輸出端依次變?yōu)楦唠娖綘顟B(tài)，故可直接用作順序脈沖發(fā)生器。1.工作原理當(dāng)輸入時(shí)，截止，導(dǎo)通，輸出。當(dāng)輸入時(shí)，導(dǎo)通，截止，所以輸出。2.3.2 發(fā)光二極管發(fā)光二極管是由-族化合物，如GaAs（砷化鎵）、GaP（磷化鎵）、GaAsP（磷砷化鎵）等半導(dǎo)體制成的，其核心是PN結(jié)。因此它具有一般P-N結(jié)的I-N特性，即正向?qū)ǎ聪蚪刂?、擊穿特性。此外，在一定條件下，它還具有發(fā)光特性。在正向電壓下，電子由N區(qū)注入P區(qū)，空穴由P區(qū)注入N區(qū)。進(jìn)入對(duì)方區(qū)域的少數(shù)載流子（少子）一部分與多數(shù)載流子（多子）復(fù)合而發(fā)光2.4 總電路圖、元器件清單、儀器儀

10、表清單 圖2.4 總電路圖2.4.1 元器件清單表21 元器件清單元器件名稱個(gè)數(shù)CD4069芯片1CD4017芯片1電阻13二極管2發(fā)光二極管10表2-2 儀器儀表清單儀器儀表名稱個(gè)數(shù)萬用電路板1萬用表1電烙鐵1焊芯1電工鉗1導(dǎo)線若干2.5 系統(tǒng)安裝、調(diào)試與參數(shù)測(cè)量2.5.1電路連接系統(tǒng)安裝步驟為：（1）根據(jù)設(shè)計(jì)要求，畫出實(shí)驗(yàn)電路圖；（2）根據(jù)實(shí)驗(yàn)電路圖，畫出實(shí)物位置電路線路圖和印制裝配圖；（3）運(yùn)用仿真軟件對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行仿真；（4）準(zhǔn)備電烙鐵，預(yù)熱，擺放好材料；（5）根據(jù)電路圖進(jìn)行焊接，布線，注意器件正負(fù)極連接是否正確；（6）認(rèn)真檢查焊接是否正確，用萬用表檢測(cè)所焊部分通電情況是否正常；（7）測(cè)試

11、是否成功2.5.2 實(shí)驗(yàn)調(diào)試結(jié)果 試驗(yàn)測(cè)試結(jié)果為：接入適當(dāng)?shù)碾娫春蟀l(fā)現(xiàn)彩燈的工作情況滿足實(shí)驗(yàn)要求，所以調(diào)試結(jié)果成功。2.6 改進(jìn)意見與收獲體會(huì) 通過這次課程設(shè)計(jì)，使我加深了對(duì)各零器件的了解與認(rèn)識(shí)，了解了CD4069和CD4017這兩個(gè)電子芯片的工作原理及相關(guān)知識(shí)，還有對(duì)電路的調(diào)試，對(duì)循環(huán)彩燈的工作原理有了更深的了解。加強(qiáng)了動(dòng)手能力。讓我真正的學(xué)會(huì)了將理論知識(shí)應(yīng)用于實(shí)踐.第3章 聲控延時(shí)夜燈的制作與調(diào)試3.1設(shè)計(jì)任務(wù)設(shè)計(jì)一個(gè)聲控延時(shí)夜燈器。具體要求如下： （1）電路通過對(duì)聲強(qiáng)的感應(yīng)和檢測(cè)處理，來控制照明燈的亮滅。（2）電路在照明燈點(diǎn)亮t秒后自動(dòng)關(guān)斷，并且時(shí)間t可以手動(dòng)調(diào)節(jié)。（3）根據(jù)電路圖設(shè)計(jì)印

12、制電路板，并進(jìn)行組裝與調(diào)試，印制電路 板安裝工藝應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)要求。3.2 總體設(shè)計(jì)方案 根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求和器材實(shí)際，運(yùn)用555定時(shí)器 7805芯片構(gòu)造聲控延遲夜燈，按照電路圖連接實(shí)驗(yàn)所需電路。 圖3.1聲控延時(shí)夜燈電路圖3.3 電路分析與設(shè)計(jì)3.3.1 NE555引腳圖圖3.2 NE555引腳圖 本電路使用一塊時(shí)基電路NE555，其高電平觸發(fā)端6腳和低電平觸發(fā)端2腳相連，構(gòu)成施密特觸發(fā)器，當(dāng)加在2腳和6腳上的電壓超2/3VCC時(shí)，3腳輸出低電平，當(dāng)加在2腳和6腳上的電壓低于1/3VCC時(shí)，3腳輸出高電平。3.3.2 電路的工作原理：當(dāng)有聲波傳入駐極話筒MIC時(shí)，MIC將聲波轉(zhuǎn)變成交變電壓信號(hào)通過電容

13、C1偶合到三極管Q1上，經(jīng)過Q1、Q2兩級(jí)電壓放大后將交變信號(hào)送到IC1的低出觸發(fā)端2腳，信號(hào)的負(fù)半周使電路翻轉(zhuǎn)，TC1由穩(wěn)態(tài)進(jìn)入暫態(tài)，即TC1被置位，3腳輸出高電平使雙向可硅V1導(dǎo)通，從而使燈泡DP發(fā)光；與此同時(shí)接在IC1內(nèi)部7腳、1腳間的三極管C、E極間呈高阻狀態(tài)，直流電源通過R5向電容C2充電。大約經(jīng)過t=1.1R5*C2時(shí)間，C2兩端電壓（即6腳電位）上升到2/3電源電壓，IC1又被復(fù)位，暫態(tài)結(jié)束電路回到穩(wěn)態(tài)燈泡DP熄滅、電容C2貯存的電荷通過IC1內(nèi)部三極管放電，為下次開燈作準(zhǔn)備。直流電源由220V交流電通過C3、D2降壓、D1半波整流和C4濾波后得到的。R7是為C3提供放電回路的，

14、以避免維修線路板時(shí)受到電擊，改變R5的阻值可改變燈亮的持續(xù)時(shí)間3.4總電路圖、元器件清單、儀器儀表清單圖3.3總電路圖 3.4.1元器件清單元器件名稱個(gè)數(shù)NE555芯片1IN40071MIC1電容4電阻7三極管2小燈泡1780513.4.2儀器儀表清單儀器儀表名稱個(gè)數(shù)萬用電路板1萬用表1電烙鐵1焊芯1電工鉗1導(dǎo)線若干3.5 系統(tǒng)安裝、調(diào)試與測(cè)量參數(shù)3.5.1 電路連接步驟為（1）根據(jù)設(shè)計(jì)要求，畫出電路圖；（2）印制電路板的裝配圖并進(jìn)行成形處理；（3）用萬用表檢測(cè)電源端與接地之間的阻值；（4）按照聲控延時(shí)夜燈印制的裝配圖進(jìn)行安裝；（5）焊接；（6）認(rèn)真檢測(cè)焊接是否正常，萬用表測(cè)所焊部分；測(cè)試是否成功。3.5.2 實(shí)驗(yàn)調(diào)試結(jié)果 當(dāng)在駐極話筒處喊一聲，聲控延時(shí)夜燈馬上亮了起來，并持續(xù)一段時(shí)間后熄滅。重復(fù)調(diào)試幾遍結(jié)果一樣，所以調(diào)試結(jié)果成功。3.6 改進(jìn)意見與收獲體會(huì)利用電子計(jì)數(shù)器的原理實(shí)現(xiàn)延時(shí)功能。 延時(shí)電路可以認(rèn)為就是一個(gè)計(jì)數(shù)器，對(duì)于由硬件構(gòu)成的定時(shí)器，一般是用改變R、C元件值控制定時(shí)的，555定時(shí)器其效率較高，但靈活性，通用性較差；而由軟件構(gòu)成的定時(shí)器是用執(zhí)行一段程序來實(shí)現(xiàn)定時(shí)的，其靈活性通用性較高，但效率較差；故現(xiàn)在設(shè)計(jì)定時(shí)器一般都是采用軟