不规则循环彩灯

1、课 程 设 计 说 明 书学生姓名:学 号：学 院:班 级:题 目:1 方波器的制作2 不规则变速循环彩灯的制作3声控延时夜灯的制作和调试 指导教师： 2014年12月22日目录第1章 方波发生器制作31.1 设计任务31.2 系统总体设计方案31.3系统分析与设计41.4 总电路图、元器件清单、仪器仪表清单41.5 系统调试与测量参数及误差分析51.6 改进意见与收获体会5第2章 不规则变速循环彩灯的制作62.1 设计任务62.2 总体设计方案62.3 电路分析与设计72.4 总电路图、元器件清单、仪器仪表清单82.5 系统安装、调试与参数测量102.6 改进意见与收获体会10第3章 声控延

2、时夜灯的制作与调试113.1设计任务113.2 总体设计方案113.3 电路分析与设计123.4总电路图、元器件清单、仪器仪表清单133.5 系统安装、调试与测量参数143.6 改进意见与收获体会14主要参考文献:14第1章 方波发生器制作1.1 设计任务设计一个简易的方波发生器。在给定合适电源状态下利用相关器件制作一电路使该电路能输出一定频率的方波。当输出端接示波器，可观察并计算出所产生的方波波形及频率。1.2 系统总体设计方案根据相关资料查找，运用74LS00及电容电阻设计一个方波发生电路。图1-1 方波发生器电路图电路工作原理为：该引脚图表示74LS00为“四2输入与非门”，内部有四个两

3、输入与非门。A、B为输入端，Y为输出端，其共用电源端为（14脚）接地端为GND（7脚）。当给5脚输入高电平，空脚4输入低电平，经过74LS00输出高电平，对电容C1进行充电，示波器上显示信号在Y轴正半部分。当电容C1充电结束后，C1继续放电，当放电结束后，C1处相当于断开。2脚接地，输出低电平。空脚1输入高电平，经过74LS00输出高电平，对电容C2进行充电，此时4脚输入高电平。空脚5也输入高电平，经74LS00后输出电平。即输出为低电平，在示波器显示信号为Y轴负半部分。C2充电结束后断开，重复第一过程。从此反复产生稳定方波1.3系统分析与设计1.4 总电路图、元器件清单、仪器仪表清单图1.3

4、 总电路图 元器件清单如表11所示：表11 元器件清单元器件名称个数74LS002电阻2电容2仪器仪表清单如12所示： 表12 仪器仪表清单仪器仪表名称个数万用电路板1万用表1电烙铁1焊芯1电工钳1导线若干1.5 系统调试与测量参数及误差分析1.5.1 电路连接电路连接步骤为：（1）根据设计要求，画实验电路图；（2）根据实验电路图，画出实物位置电路线路，并印制装配图；（3）运用仿真软件对系统进行仿真；（4）准备电烙铁，预热，摆放好材料；（5）根据电路图进行焊接，布线，注意器件正负极；（6）认真检查焊接是否正确，用万用表检测所焊部分通电情况是否正常；（7）测试是否成功。实验调试结果实验测试结果为

5、：将输出端接正弦波发生器，输出端接示波器。通过调整在示波器上可观察到方波。1.6 改进意见与收获体会通过这次课程设计，让我体会到只有理论知识是远远不够的，在实践时，总会出现各种各样问题。尤其在调试的过程中，会遇到各种各样的困难，我们仔细认真的反复检查电路是否有连错或出现短路、焊接不牢的地方。总的来说，电路图较简单，调试过程较复杂。让我理解了团队合作的重要性与必要性。 第2章 不规则变速循环彩灯的制作2.1 设计任务利用两组不规则周期发生器4069和CD4017彩灯和相关器件制作一组能够变速并且每一次变速都是不规则的彩灯电路。2.2 总体设计方案（1） 参考电路图如下： 图2-1 不规则循环彩灯

6、电路图（2）电路的工作原理：它是由不规则周期脉冲发生器和CD4017彩灯电路组成。CD4017是一块能产生序列脉冲的CMOS计数/分配器。它有2个时钟端：CP端是上升沿触发计数端（=0。当=1，则输出状态保持不变）、端是下降沿触发计数端（CP=1。当CP=0，则输出状态保持不变）；CR为其异步清0端，加高电平时，不论、CP为何值，只有Y0输出为高电平；在时钟信号作用下，Y0Y9依次输出为正脉冲。不规则周期脉冲发生器（由CD4069构成）采用两个脉冲信号发生器分别输出频率不同的两路脉冲信号，再由一个或门电路把它们合成为一个不规则周期脉冲信号；用这个不规则 脉冲信号作为CD4017彩灯电路的计数脉

7、冲，就可以使彩灯循环变化的速度忽快忽慢，多路彩灯的每一路灯光的发光时间也变得各不相同。通过分别调整两个脉冲信号发生器的频率，可以改变不规则周期脉冲信号的变化规律。2.3 电路分析与设计2.3.1 CD4069CMOS反相器 图2.2为CD4069引脚图CD4069工作是，引脚7接地，CD4069为常用的CMOS集成门电路为六反相器。CMOS集成门电路完成的功能为CMOS反相器的基本电路如图22所示。为驱动管，又称输入管，为负载管，两管栅极连在一起作输入端，漏极连在一起作输出端。要求，且。2.3.2 CD4017引脚图 图2.3 CD4017引脚图十进制计数分频器CD4017，其内部由计数器及译

8、码器两部分组成，由译码输出实现对脉冲信号的分配，整个输出时序就是O0、O1、O2、O9依次出现与时钟同步的高电平，宽度等于时钟周期。CD4017有10个输出端（O0O9）和1个进位输出端O5-9。每输入10个计数脉冲，O5-9就可得到1个进位正脉冲，该进位输出信号可作为下一级的时钟信号。CD4017有3个控制（MR、CP0和CP1），MR为清零端，当在MR端上加高电平或正脉冲时其输出O0为高电平，其余输出端（O1O9）均为低电平。CP0和CPl是2个时钟输入端，若要用上升沿来计数，则信号由CP0端输入；若要用下降沿来计数，则信号由CPl端输入。设置2个时钟输入端，级联时比较方便，可驱动更多二极

9、管发光。由此可见，当CD4017有连续脉冲输入时，其对应的输出端依次变为高电平状态，故可直接用作顺序脉冲发生器。1.工作原理当输入时，截止，导通，输出。当输入时，导通，截止，所以输出。2.3.2 发光二极管发光二极管是由-族化合物，如GaAs（砷化镓）、GaP（磷化镓）、GaAsP（磷砷化镓）等半导体制成的，其核心是PN结。因此它具有一般P-N结的I-N特性，即正向导通，反向截止、击穿特性。此外，在一定条件下，它还具有发光特性。在正向电压下，电子由N区注入P区，空穴由P区注入N区。进入对方区域的少数载流子（少子）一部分与多数载流子（多子）复合而发光2.4 总电路图、元器件清单、仪器仪表清单 图

10、2.4 总电路图2.4.1 元器件清单表21 元器件清单元器件名称个数CD4069芯片1CD4017芯片1电阻13二极管2发光二极管10表2-2 仪器仪表清单仪器仪表名称个数万用电路板1万用表1电烙铁1焊芯1电工钳1导线若干2.5 系统安装、调试与参数测量2.5.1电路连接系统安装步骤为：（1）根据设计要求，画出实验电路图；（2）根据实验电路图，画出实物位置电路线路图和印制装配图；（3）运用仿真软件对系统进行仿真；（4）准备电烙铁，预热，摆放好材料；（5）根据电路图进行焊接，布线，注意器件正负极连接是否正确；（6）认真检查焊接是否正确，用万用表检测所焊部分通电情况是否正常；（7）测试是否成功2

11、.5.2 实验调试结果 试验测试结果为：接入适当的电源后发现彩灯的工作情况满足实验要求，所以调试结果成功。2.6 改进意见与收获体会 通过这次课程设计，使我加深了对各零器件的了解与认识，了解了CD4069和CD4017这两个电子芯片的工作原理及相关知识，还有对电路的调试，对循环彩灯的工作原理有了更深的了解。加强了动手能力。让我真正的学会了将理论知识应用于实践.第3章 声控延时夜灯的制作与调试3.1设计任务设计一个声控延时夜灯器。具体要求如下： （1）电路通过对声强的感应和检测处理，来控制照明灯的亮灭。（2）电路在照明灯点亮t秒后自动关断，并且时间t可以手动调节。（3）根据电路图设计印制电路板，

12、并进行组装与调试，印制电路 板安装工艺应符合标准要求。3.2 总体设计方案 根据实验要求和器材实际，运用555定时器 7805芯片构造声控延迟夜灯，按照电路图连接实验所需电路。 图3.1声控延时夜灯电路图3.3 电路分析与设计3.3.1 NE555引脚图图3.2 NE555引脚图 本电路使用一块时基电路NE555，其高电平触发端6脚和低电平触发端2脚相连，构成施密特触发器，当加在2脚和6脚上的电压超2/3VCC时，3脚输出低电平，当加在2脚和6脚上的电压低于1/3VCC时，3脚输出高电平。3.3.2 电路的工作原理：当有声波传入驻极话筒MIC时，MIC将声波转变成交变电压信号通过电容C1偶合到

13、三极管Q1上，经过Q1、Q2两级电压放大后将交变信号送到IC1的低出触发端2脚，信号的负半周使电路翻转，TC1由稳态进入暂态，即TC1被置位，3脚输出高电平使双向可硅V1导通，从而使灯泡DP发光；与此同时接在IC1内部7脚、1脚间的三极管C、E极间呈高阻状态，直流电源通过R5向电容C2充电。大约经过t=1.1R5*C2时间，C2两端电压（即6脚电位）上升到2/3电源电压，IC1又被复位，暂态结束电路回到稳态灯泡DP熄灭、电容C2贮存的电荷通过IC1内部三极管放电，为下次开灯作准备。直流电源由220V交流电通过C3、D2降压、D1半波整流和C4滤波后得到的。R7是为C3提供放电回路的，以避免维修

14、线路板时受到电击，改变R5的阻值可改变灯亮的持续时间3.4总电路图、元器件清单、仪器仪表清单图3.3总电路图 3.4.1元器件清单元器件名称个数NE555芯片1IN40071MIC1电容4电阻7三极管2小灯泡1780513.4.2仪器仪表清单仪器仪表名称个数万用电路板1万用表1电烙铁1焊芯1电工钳1导线若干3.5 系统安装、调试与测量参数3.5.1 电路连接步骤为（1）根据设计要求，画出电路图；（2）印制电路板的装配图并进行成形处理；（3）用万用表检测电源端与接地之间的阻值；（4）按照声控延时夜灯印制的装配图进行安装；（5）焊接；（6）认真检测焊接是否正常，万用表测所焊部分；测试是否成功。3.5.2 实验调试结果 当在驻极话筒处喊一声，声控延时夜灯马上亮了起来，并持续一段时间后熄灭。重复调试几遍结果一样，所以调试结果成功。3.6 改进意见与收获体会利用电子计数器的原理实现延时功能。 延时电路可以认为就是一个计数器，对于由硬件构成的定时器，一般是用改变R、C元件值控制定时的，555定时器其效率较高，但灵活性，通用性较差；而由软件构成的定时器是用执行一段程序来实现定时的，其灵活性通用性较高，但效率较差；故现在设计定时器一般都是采用