多功能流水燈

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上 課程設(shè)計(jì)說明書課程設(shè)計(jì)名稱： 數(shù)字邏輯課程設(shè)計(jì) 課程設(shè)計(jì)題目： 多功能流水燈 學(xué) 院 名 稱： 信息工程學(xué)院 專業(yè)： 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù) 班級(jí)： xxxx 學(xué)號(hào)： xxx 姓名： xxx 評(píng)分： 教師： 20 12 年 x 月 x 日 數(shù)字邏輯 課程設(shè)計(jì)任務(wù)書20 11 20 12 學(xué)年 第 二 學(xué)期第 18 周 19 周 題目 多功能流水燈內(nèi)容及要求設(shè)計(jì)一個(gè)燈流水控制電路。主要實(shí)現(xiàn)定時(shí)功能。即在預(yù)定時(shí)間下實(shí)現(xiàn)一個(gè)控制信號(hào)來控制燈的流向和間歇，此功能可用可逆計(jì)數(shù)器和譯碼器來實(shí)現(xiàn)正，逆流水。用到的器件有CD4510，CD4028. CD4017，CD4013，NE555

2、. 發(fā)光二極管。 要求：能實(shí)現(xiàn)正，逆流水，電路還應(yīng)能實(shí)現(xiàn)自控，手控及流向的控制。進(jìn)度安排：1、根據(jù)任務(wù)要求，查閱相關(guān)資料，完成設(shè)計(jì)的前期工作；（兩天）2、根據(jù)資料，進(jìn)行方案設(shè)計(jì)并對(duì)比論證，完成參數(shù)計(jì)算；（三天）3、庫房領(lǐng)取元器件，聯(lián)接電路，完成電路調(diào)試；（五天）4、檢查完畢后，撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告。學(xué)生姓名： xxx xxx指導(dǎo)時(shí)間2012,6.11-2012.6.22指導(dǎo)地點(diǎn)： E 樓 504 室任務(wù)下達(dá)2012 年 6月11 日任務(wù)完成20 12 年 6 月 22 日考核方式1.評(píng)閱 2.答辯 3.實(shí)際操作 4.其它指導(dǎo)教師xxx系（部）主任 摘要 在電子產(chǎn)品普及的今天，我們經(jīng)?？吹礁鞣N各樣指示燈

3、，其中邏輯電路設(shè)計(jì)的多功能流水燈，就是其中具有代表性的一種。這款電路設(shè)計(jì)是利用數(shù)字電子集成芯片而建立的，其中尤以計(jì)時(shí)器，觸發(fā)器應(yīng)用最為突出。本次設(shè)計(jì)用芯片CD4510可預(yù)置可逆計(jì)數(shù)器產(chǎn)生的數(shù)字信號(hào)給芯片CD4028譯碼實(shí)現(xiàn)流水燈的正、逆流水功能。然后運(yùn)用芯片CD4013鎖存和芯片NE555產(chǎn)生多諧震蕩從而實(shí)現(xiàn)流水燈的正、逆流水和手控、自控功能。本設(shè)計(jì)利用芯片NE555產(chǎn)生的多諧振蕩產(chǎn)生連續(xù)脈沖作為芯片CD4510的脈沖源，并且通過調(diào)節(jié)100K的電阻從而改變時(shí)鐘脈沖的頻率，從而改變流速，再通過芯片CD4013與芯片CD4510完成正逆流水功能，最終完成多功能流水的作用。在確定方案后，通過查閱設(shè)計(jì)

4、指導(dǎo)書，以及上網(wǎng)查詢相關(guān)資料和指導(dǎo)老師的幫助下，最終完成了電路的設(shè)計(jì)。關(guān)鍵字：正，逆流水。 流水燈 多功能 自控. 目 錄引言5第一章 系統(tǒng)組成及工作原理6 1.1設(shè)計(jì)要求6 1.2系統(tǒng)組成6 1.3工作原理7第二章 具體方案選擇及工作原理8 2.1方案一8 2.1.1 方案一原理圖 8 2.1.2方案一電路工作原理8 2.2方案二9 2.2.1 NE555時(shí)鐘信號(hào)電路10 2.2.2 計(jì)數(shù)器譯碼電路11 2.2.3 控制電路12 2.2.4總體方案13第三章 實(shí)驗(yàn)，調(diào)試及測(cè)試結(jié)果與分析 15結(jié)論 16參考文獻(xiàn) 17附錄18 附錄A 芯片功能管腳圖及真值表 18 附錄B 元件清單 23附錄C

5、電路原理總圖 24 引 言 隨著人們對(duì)科技的創(chuàng)新和引用及普。其中應(yīng)用做、最為廣泛的一門學(xué)科“數(shù)字邏輯”在人們的日常生活中越來越被重視，然，本次實(shí)驗(yàn)所設(shè)計(jì)的多功能流水燈就是一款即實(shí)用有簡(jiǎn)單，明了的一項(xiàng)發(fā)明。正是由于這項(xiàng)發(fā)明，為我們帶來了太多的實(shí)用價(jià)值。如在一些廣告應(yīng)用。和游戲方面同樣有著一定的貢獻(xiàn)。 多功能流水燈：是要具有一定的變化規(guī)律的功能，主要采用了計(jì)數(shù)器、譯碼器、多諧振蕩等電路來實(shí)現(xiàn)的。多諧振蕩電路給其它的電路提供脈沖源，設(shè)計(jì)過程中需要了解相關(guān)芯片（NE555、CD4017、CD4510、CD4028、CD4013）的具體功能，引腳圖，真值表，從而認(rèn)真布局，在連接過程中更要仔細(xì)認(rèn)真，以便保

6、證實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蛞淮瓮ㄟ^。而且對(duì)實(shí)驗(yàn)找錯(cuò)更能快速的查找及更正。第一章 設(shè)計(jì)要求及原理設(shè)計(jì)1.1 設(shè)計(jì)要求 1.1.1 設(shè)計(jì)一個(gè)發(fā)光二極管流水控制電路，使其能夠產(chǎn)生一個(gè)控制信號(hào)控制發(fā)光 二極管光變化的功能。 1.1.2 該發(fā)光二極管控制電路，在完成基本變化的基礎(chǔ)上，可以實(shí)現(xiàn)燈的流動(dòng)方向、間歇等變化的要求 。 1.1.3 給發(fā)光二極管流水控制電路一個(gè)控制信號(hào)，由此信號(hào)通過利用所設(shè)計(jì)的電路來實(shí)現(xiàn)自控、手控、流向控制等全方位功能。1.2 系統(tǒng)組成 原理框圖如圖1.2： 振蕩源 計(jì)數(shù)器 譯碼器 光源電路 圖1.1 設(shè)計(jì)原理框圖1.3 工作原理 多功能流水燈；采用NE555做為本次實(shí)驗(yàn)的脈沖信號(hào)，在以此信號(hào)給可

7、逆計(jì)數(shù)器來控制可逆流向，并用譯碼器 把實(shí)現(xiàn)的功能翻譯成可視信號(hào)。這就是為什么要用二極管來接在譯碼器的輸出端的原因。但是為了可以控制信號(hào)的流速所以在設(shè)計(jì)時(shí)加入了電阻值較大的電阻來實(shí)現(xiàn)這一功能。而本次試驗(yàn)又要實(shí)現(xiàn)自控的功能。所以對(duì)可逆計(jì)數(shù)器就必須要加以自控功能。因此引用 雙D觸發(fā)器來實(shí)現(xiàn)自控的功能。在實(shí)驗(yàn)過程中接通電源后，由NE555產(chǎn)生連續(xù)脈沖作為計(jì)數(shù)器的時(shí)鐘脈沖源。再通過調(diào)節(jié)電阻，從而改變燈的流速。再選用可逆計(jì)數(shù)器來控制燈的流向。而用雙D觸發(fā)器的控制來實(shí)現(xiàn)自控。最后由二極管的發(fā)光是否來表明是否工作。驅(qū)動(dòng) 振蕩源 分頻電路 計(jì)數(shù)器 譯碼器控制電路 圖 1.2 都動(dòng)能流水原理框圖 第二章 具體設(shè)計(jì)

8、方案2.1 方案一2.1.1 電路原理圖如圖2.1 圖2.1方案一 原理圖2.1.2 電路工作原理設(shè)計(jì)的多功能流水燈原理電路圖如上圖所示。原理電路圖由振蕩電路、譯碼電路和光源電路三部分組成。在設(shè)計(jì)電路時(shí)，本次實(shí)驗(yàn)選用的脈沖發(fā)生器是由NE555與R2、RP及C3組成的多諧振蕩器組成。主要是為燈光變換控制器提供變換控制的脈沖，燈光的流動(dòng)速度可以通過電位器RP（100K）進(jìn)行調(diào)節(jié)。由于RP的阻值較大，所以有較大的速度調(diào)節(jié)范圍。燈光流動(dòng)控制器由兩個(gè)十進(jìn)制計(jì)數(shù)脈沖分配器CD4017和若干電阻組成。CD4017的CP端受脈沖發(fā)生器（NE555）輸出脈沖的控制，其輸出端(Q0Q9)將輸入脈沖按輸入順序依次分

9、配。輸出控制的脈沖，其輸出控制脈沖的速度由脈沖發(fā)生器輸出的脈沖頻率決定。12個(gè)電阻與CD4017（1）的10個(gè)輸出端Q0Q9相連，當(dāng)Q0Q9依次輸出控制脈沖時(shí)6個(gè)發(fā)光二極管按照接通回路的順序依次發(fā)光，形成流動(dòng)發(fā)光狀態(tài)，然后從中間向兩邊散開依次點(diǎn)亮；另外12個(gè)電阻與CD4017（2）的10個(gè)輸出端Q0Q9相連，當(dāng)Q0Q9依次輸出控制脈沖時(shí)6個(gè)發(fā)光二極管按照接通回路的逆向依次發(fā)光，然后從兩邊向中間依次點(diǎn)亮，形成流動(dòng)發(fā)光狀態(tài)。從而實(shí)現(xiàn)流水燈正向和逆向流水功能。本次設(shè)計(jì)電路所采用的電源為直流5V電壓。此電路僅僅考慮了流水燈的多向流動(dòng)功能，且發(fā)光二極管的個(gè)數(shù)也只有6個(gè)，從而使得整個(gè)電路比較得單調(diào)。本文為

10、了彌補(bǔ)這個(gè)缺陷，作了進(jìn)一步的改進(jìn)，設(shè)計(jì)出了第二個(gè)方案。 2.2方案二2.2.1.NE555時(shí)鐘信號(hào)電路如圖2.2（a） 圖2.2（a） 555組成的多諧振蕩器定時(shí)器由一塊時(shí)基集成電路NE555和C1、C2、R1、R2等組成（其中C1為延時(shí)充電電容，C2為抗干擾隔離電容，R1、R2為延時(shí)充電電阻，而R2又為放電電阻）。接通電源后，VCC經(jīng)R1 R2給電容C1充電。由于www.ddd tt. com電容上電壓不能突變，電源剛接通時(shí)C<VCC3，所以 8ttt8555內(nèi)部比較器A1輸出高電平，A2輸出低電平，即RD=1，SD=0，基本RS觸發(fā)器置1，輸出端Q為高電平。此時(shí)www.8ttt8.C

11、omQ=O，使內(nèi)部放電管截止。當(dāng)C上升到大于 Vcc3時(shí)，RD=1，SD=1，基本RS觸發(fā)器狀態(tài)www .ddd Tt. com不變，即輸出端Q仍為高電平，當(dāng)VC上升到略大于2VCC3時(shí)，Rn=0，SD=1，基本RS觸發(fā)器置0，輸出端Q為低電平。這時(shí)www.ssbbww.ComQ=1，使內(nèi)部放電管飽合導(dǎo)通。于是電容C1經(jīng)R2和內(nèi)部放電管放電，c按指數(shù)規(guī)律減小。當(dāng)C下降略小于Vcc3時(shí)，內(nèi)部比較器A1輸出高電平，A2輸出低電平，基本RS觸發(fā)器置1，輸出高電平。這時(shí)www.ssbbww.Com，Q=0，內(nèi)部放電管截止。于是C結(jié)束放電并重新開始充電。如此循環(huán)不止，輸出端就得到一系列矩形脈沖，如圖2.

12、2（b）所示ssBbww。圖2.2（b）矩形脈沖波形2.2.2.計(jì)數(shù)器譯碼電路： 電路由計(jì)數(shù)器CD4510和譯碼器CD4028組成，實(shí)現(xiàn)10個(gè)彩燈的正逆流水和間歇流水功能。 圖2.3計(jì)數(shù)器譯碼電路2.2.3控制電路：控制電路部分主要是實(shí)現(xiàn)流水燈的手控和自控功能，主要利用計(jì)數(shù)器CD4510和雙D觸發(fā)器CD4013組成。2.2.4.總體方案： 圖2.4 方案二電路原理總圖如圖2.4為多功能流水燈控制電路。 如圖2.4所示，多功能流水燈主要由時(shí)鐘信號(hào)發(fā)生器、可預(yù)置加減計(jì)數(shù)器、4-10線譯碼器和D觸發(fā)器反饋控制電路組成。時(shí)鐘信號(hào)發(fā)生器由NE555構(gòu)成，產(chǎn)生信號(hào)頻率為 f=1/T=1/0.7(R1+R2

13、)C （式2.1）根據(jù)圖示參數(shù)可知頻率在1HZ左右，信號(hào)頻率控制彩燈的流速。時(shí)鐘信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生的脈沖作為計(jì)數(shù)器CD4510的脈沖源。U1的10腳U/D端為加/減計(jì)數(shù)控制端，當(dāng)10腳為高電平時(shí)，U1作加法計(jì)數(shù)，當(dāng)10腳為高電平時(shí)，U1作加法計(jì)數(shù)。CD4028是4-10線譯碼器。CD4013是雙D觸發(fā)器，其D端與Q*端相連，構(gòu)成計(jì)數(shù)狀態(tài)，即CP端每有一個(gè)脈沖出現(xiàn)，觸發(fā)器的狀態(tài)就將改變一次。當(dāng)電路接通電源時(shí)，振蕩電路產(chǎn)生脈沖波形給計(jì)數(shù)器CD4510，U2的（6）腳為低電平，U3的（10）腳也為低電平，所以U3的（3）腳也為低電平，由D觸發(fā)器的R=Q*得U2的（10）為高電平，使U2作加法計(jì)數(shù)。計(jì)數(shù)器

14、輸出經(jīng)過譯碼器后，在U3的是個(gè)輸出端依次輸出高電平。當(dāng)計(jì)數(shù)到十個(gè)時(shí)，U3的(5)腳為高電平，接U4 D觸發(fā)器的CP端，使U2的（10）從高電平變?yōu)榈碗娖?，?jì)數(shù)器作減法運(yùn)算，使得U3輸出端逆向依次輸出高電平，當(dāng)U3的（3）腳輸出高電平時(shí)，又重復(fù)上述過程，從而實(shí)現(xiàn)流水燈的正逆自動(dòng)流水功能。U2的（10）腳通過開關(guān)J2和J3分別可以和電源或地相連，當(dāng)連電源時(shí)，計(jì)數(shù)器作加法運(yùn)算，流水燈作正向流水；當(dāng)連地時(shí)，計(jì)數(shù)器作減法運(yùn)算，流水燈作逆向流水，從而實(shí)現(xiàn)流水燈的手動(dòng)控制正或逆流水。U2的（6）腳接開關(guān)J1，當(dāng)開關(guān)接地時(shí)，使（6）腳輸出置0，從而實(shí)現(xiàn)流水燈間歇流水。第三章 實(shí)驗(yàn)，調(diào)試及測(cè)試結(jié)果與分析 首先完

15、成課題正確的設(shè)計(jì)方案，找好良好地元器件，準(zhǔn)備好本次實(shí)驗(yàn)所需的工具，接后進(jìn)行測(cè)試。實(shí)驗(yàn)測(cè)試前必須完成以下步驟：1設(shè)計(jì)首先應(yīng)把設(shè)計(jì)好的電路圖，進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)。如果沒得到正確的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。則需對(duì)實(shí)驗(yàn)電路圖進(jìn)行相應(yīng)的修改，直到得到正確的結(jié)果。2仿真得出正確的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象后，才能開始實(shí)驗(yàn)連接。3連接完成后，仔細(xì)對(duì)照原理圖，檢查電路是否有接線錯(cuò)接的現(xiàn)象。用萬用表再次檢查主要路線是否有短路。用儀器檢查芯片工作是否正常。4檢查無誤后才能插上芯片進(jìn)行通電測(cè)試。完成上述步驟后，接通電源進(jìn)行測(cè)試，實(shí)驗(yàn)成功的現(xiàn)象應(yīng)為：1 當(dāng)開關(guān)接J1接1檔 ，開關(guān)接J3接2檔時(shí)，出現(xiàn)流水燈正逆自動(dòng)流水的現(xiàn)象。2 當(dāng)開關(guān)接J1接1檔 ，開關(guān)接

16、J3接1檔時(shí)，開關(guān)接J2接1檔時(shí)，出現(xiàn)流水燈正向流水的現(xiàn)象。3 當(dāng)開關(guān)接J1接1檔 ，開關(guān)接J3接1檔時(shí)，開關(guān)接J2接2檔時(shí)，出現(xiàn)流水燈逆向流水的現(xiàn)象。4 當(dāng)開關(guān)J1接2檔，出現(xiàn)流水燈間歇流水的現(xiàn)象。5 調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器(100K)，可改變流水燈的流速。至此，多功能流水燈電路設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)成功。6. 實(shí)驗(yàn)交指導(dǎo)老師驗(yàn)收后。斷開電源拆下導(dǎo)線，芯片等器件整理實(shí)驗(yàn)器材。結(jié)論通過本次試驗(yàn)的調(diào)試和檢測(cè)，最終圓滿的完成了多功能流水燈設(shè)計(jì)與制作。此次試驗(yàn)是利用數(shù)字電路來實(shí)現(xiàn)多功能流水。隨著電子技術(shù)的快速發(fā)展，數(shù)字電路也在生活及工業(yè)上得到了廣泛的應(yīng)用。在試驗(yàn)的設(shè)計(jì)及仿真測(cè)試時(shí)，出現(xiàn)了一些錯(cuò)誤， 當(dāng)時(shí)出于緊張而對(duì)實(shí)驗(yàn)電

17、路的測(cè)試未能正確測(cè)試出來。后來通過同組的討論及咨詢指導(dǎo)老師最終找到問題，并解決了。此課題主要考察了對(duì)數(shù)字電路部分知識(shí)的理解和應(yīng)用，理論與實(shí)踐的結(jié)合，使得對(duì)以前學(xué)習(xí)的數(shù)字電路有了進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)和學(xué)習(xí)，為以后的工作和學(xué)習(xí)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。 本次設(shè)計(jì)主要運(yùn)用編碼、譯碼和555定時(shí)器完成的多功能流水燈。但由于 準(zhǔn)備不足和本人理論知識(shí)的單薄，這次設(shè)計(jì)的電路并不完善，對(duì)于自動(dòng)控制方面設(shè)計(jì)的還不夠完美。但是，通過這次試驗(yàn)，和同組同學(xué)的交流與討論，不僅提高了自己的理論知識(shí)基礎(chǔ)，還鍛煉了自己對(duì)查找電路錯(cuò)誤的能力有了一定的提高。在這幾天的課程設(shè)計(jì)中，通過和同組同學(xué)的共同努力，排除了實(shí)驗(yàn)過程中的諸多困難，最終成功的完

18、成了課題的設(shè)計(jì)。在學(xué)習(xí)的過程中不僅學(xué)到了知識(shí)，同時(shí)也學(xué)會(huì)了團(tuán)隊(duì)精神對(duì)完成一件事物的重要性。參考文獻(xiàn)1 閻石.數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)（第五版）.高等教育出版社.2006.52 王港元.電工電子實(shí)踐指導(dǎo).江西科學(xué)技術(shù)出版社.2009.3.3 吳立新.實(shí)用電子技術(shù)手冊(cè).機(jī)械工業(yè)出版社.20034 陳永甫.新編555繼承電路應(yīng)用800例.電子工業(yè)出版社.20005 高吉祥.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.2002.26 趙珂.電子技術(shù)實(shí)踐（三）.南昌航空大學(xué)電子信息工程.2012.2 附錄A 芯片功能管腳圖及真值表 圖2.5 NE555引腳圖 圖2.6 NE555集成電路內(nèi)部方框圖 表1 NE555電路的引腳功能表觸發(fā)閾值復(fù)位IS放電