数电课程设计报告-循环彩灯控制器

1、-. z.循环彩灯设计要求及思路设计1.1 设计要求(1)共有红、绿、黄3色彩灯各9个，要求安一定顺序和时间关系运行。(2)动作要求：先红灯，后绿灯，再黄灯，分别按0.5S的速度跑动一次，然后，全部红灯亮5S，再黄灯，后绿灯，各一次。以此循环。(3)对各组灯的控制，要求有驱动电路。(4)对跑动电路，可以每3个一组，穿插安装，分别点亮每一组，利用视觉暂停，到达跑动的效果。1.2 设计思路提供的元件有4017十进制计数器，555定时器。3个一组红、黄，绿灯依次0.5s跑动循环电路9个一组红、黄，绿灯各持续亮5s跑动图1.1根据此框架图设的实现方案该任务要求：先红灯，后绿灯，再黄灯，分别按0.5S的

2、速度跑动一次，然后，全部红灯亮5S，再黄灯，后绿灯，各一次。以此循环。根据此要求电路总体上可以分为三局部：一局部电路为控制0.5s的跑动。一局部电路为控制5s的跑动。一局部电路为实现这两种跑动的循环。因些可以选用一个555多谐振荡器周期为0.5秒，然后使用4017实现十分频，使周期为5秒用来控制跑动的速度，再选两个4017芯片，因为4017芯片在正常工作下，连续送入时钟脉冲时，其十个输出端会依次输出高电平。这样可以用一个4017芯片点亮0.5s的跑动，用一个4017芯片来点亮5s的跑动。因为在两个周期恰好为10倍关心，故5s周期的4017的Q0端口可以实现控制0.5s周期的4017的开通与关闭

3、，选用一个9014NPN改装成非门从而来实现循环功能，即用9014来控制4017芯片的开通和关闭，最后加上复位电路即可实现实验目的。1.3 单元电路设计与参数计算在整个电路中，其主要的组成局部有：555定时器和4017芯片组成的 3个一组0.5s依次跑动：图1.2(由于仿真时，设置的时间跟实际理论计算的不符合，故仿真时时间可能不是0.5s)555定时器和4017芯片组成的9个一组持续亮5s的：图1.3由于仿真时，设置的时间跟实际理论计算的不符合，故仿真时时间可能不是5sNPN组成的一个循环电路：本来是要用hc4060+CD4013D触发器，用它做2分频电路+32768Hz的晶振组成秒定时，产生

4、秒脉冲来做循环电路的，不过由于其中的芯片没接触过也比拟复杂，所以就没用此方案，改为用NPN组成的循环电路。设计过程中各个单元的详细原理、电路图和仿真状态如下：第一局部电路：实现3个一组红灯，后黄灯，再绿灯，分别依次跑动一次的电路，电路如下列图：图1.4图1.5图1.6此电路主要用到一个555多谐振荡器和一个4017芯片，4017芯片有十个输出端口，而每3个一组的灯都接一个4017的输出端口，这样可控制任务中的9组灯。电路中的555多谐振荡器的输出端接4017的脉冲输入控制，555多谐振荡器不断的产生脉冲送入4017芯片的脉冲输入端，从而使4017芯片的输出端01，02，03，04，05，06，

5、07，08，09依次为高电平，这样就控制指灯不断的跑动！第二局部电路：用来实现全部9个一组红灯，再黄灯，后绿灯，各亮一次。电路如下列图：图1.7图1.8图1.9此电路主要用到一个555多谐振荡器和一个4017芯片，4017芯片有十个输出端，而每9个亿组的灯都接一个4017的输出端共接三个，这样可控制任务中的3组灯。电路中的555多谐振荡器的输出端接4017的脉冲输入控制，555多谐振荡器不断的产生脉冲送入4017芯片的脉冲输入端，从而使4017芯片的输出端01，02，03依次为高电平，这样就控制3组指灯持续亮5s依次跑动循环！第三局部电路：用来实现两种的跑动不断循环。此局部电路主要是用一个NP

6、N改装成的非门来实现交替循环工作！1.4 电路完整工作过程电路运行时第一局部的555多谐振荡器首先工作不断的给控制着9组灯3个一组的4017芯片送去脉冲，从而使4017的十个输出端依次为输出高电平。接到高电平的组灯就会发光。这样就实现先红灯，后黄灯，再绿灯，分别依次0.5s跑动。这时第二局部的电路开场运行。这样就使全部红灯，再黄灯，后绿灯，各亮一次。而当绿灯全部亮完后，这时第二局部的4017的第一个输出端Q0输出高电平，也给NPN送去一个脉冲，使NPN导通，然后第一局部的4017不在清零，使第一局部的电路工作3个一组的组灯依次点亮、依次跑动。如此实现了3个一组先红灯，后黄灯，再绿灯0.5s依次

7、跑动，让后再9个一组，先红灯，后黄灯，再绿灯持续亮5s.如此循环下去。1.5 总原理设计根据上述的原理设计出总的电路图为：图1.101.6 元件清单表1.1型号主要参数数量备注40175V3555定时器5V1二极管19发光二极管2.V10磁片电容103,1044,1电解电容10u2电阻68k,1k,10k5-. z.实验步骤2.1 PROTEL原理图设计根据PROTUES原理图改装设计PROTEL原理图，根据实际设计，分别分配好。图2.12.2 PCB设计图2.22.3 电路板的制作与焊接先按照PCB制作电路板，然后按照电路图进展接线，按照单元电路设计中的方法连接好每一块电路，然后把每一块接在

8、一起。准备对每单元电路进展调试。2.4 电路的调试焊接完成后，电路并没有按照预期的设计进展工作，然后进展调试，在调试过程中，发现下几个问题。2.4.1 NPN与PNP的分别最初发现第一局部电路并不工作，起15脚始终为高电平，大致判断出是非门出现问题，然后更换电阻并无问题，认为三极管出问题，然后进展资料查询，发现失误之处，应该使用9014，却用了9013，更换后发现非门仍然没有正常工作。2.4.2 基极在电路板上短路然后检测电路方面的问题，发现基极通过电阻后电压接近于0，猜想出问题，然后验证出由于制作的失误导致电路板中NPN的基极和地线短路。2.4.3 芯片管脚短路与断路由于做完电路板后，并没有及时涂抹松香水，倒是氧化，从而倒是局部断路，在解决断路过程中，不小心导致局部短路，使用万用表测出，逐一解决。2.4.4 发光二极管烧坏当解决以上问题后，观察灯并没有按照设计的亮，总有几个不发光，然后取下测量，发现可能在调试过程中导致烧坏。-. z.结果分析当制作完成后，发现发光二极管按照预期的方式发亮虽然由于仪器误差导致时间周期并没有按照预期的理想，先是按照顺序发光，然后同色的发光。其中发光顺序如表1。表3.1单个灯亮时3个灯亮时100000000