数字电子技术课程设计循环彩灯控制器

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1、河*大学*学院校徽或院徽图片数字电子技术课程设计循环彩灯控制器指导老师： * 学生姓名： * 系 别： * 专 业： * 班 级： * 学 号： * 摘 要本课程设计介绍了主要由4017与555多谐震荡电路组成的循环彩灯控制器，提出要求后，然后设计方案，根据方案设计电路，中间有详细分部分介绍电路，电路的原理，制作方法，由此产生的一些问题，和调试过程，并记录下仿真与实际的循环过程，最终得出自己的结论与心得。ABSTRACTAbstract:Introduce from main 4017 oscillate electric circuit with more than 555 Xies to

2、constitute of circulate colourful light controller, after putting forward to request, then design a project, design electric circuit according to the project, in the center have the detailed cent part the introduction electric circuit, the principle of electric circuit, creation method, from here pr

3、oduce of some problems, with adjust to try process, and minute down to imitate true and actual of circulating process, finally get an oneselfs conclusion and insight.目 录第一章 设计要求及思路设计11.1 设计要求11.2 设计思路11.3 单元电路设计与参数计算11.4 电路完整工作过程51.5 总原理设计51.6 元件清单6第二章 实验步骤72.1 PROTEL原理图设计72.2 PCB设计82.3 电路板的制作与焊接82.

4、4 电路的调试8 2.4.1 NPN与PNP的分别8 2.4.2 基极在电路板上短路8 2.4.3 芯片管脚短路与断路8 2.4.4 发光二极管烧坏9第三章 结果分析10附录11心得体会12参考文献13数字电子技术课程设计- 循环彩灯控制器 第一章 设计要求及思路设计第一章 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，交叉安装，分别点亮每一组，

5、利用视觉暂停，达到跑动的效果。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部分：一部分电路为控制0.5s的跑动。一部分电路为控制5s的跑动。一部分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40

6、17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，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，其主要的组成部分有：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0.5

7、s)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5s）NPN组成的一个循环电路：（本来是要用hc4060+CD4013（D触发器，用它做2分频电路）+32768Hz的晶振组成秒定时，产生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较复杂，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：第一部分电路：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，401

8、7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（01，02，03，04，05，06，07，08，09）依次为高电平，这样就控制指灯不断的跑动！第二部分电路：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

9、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！第三部分电路：用来实现两种的跑动不断循环。此部分电路主要是用一个NPN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部分的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。这时第二部分的电路开始运行。这样就

10、使全部红灯，再黄灯，后绿灯，各亮一次。而当绿灯全部亮完后，这时第二部分的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，然后第一部分的4017不在清零，使第一部分的电路工作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-

11、 13 -数字电子技术课程设计- 循环彩灯控制器 第二章 实验步骤第二章 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，然后按照电路图进行接线，按照单元电路设计中的方法连接好每一块电路，然后把每一块接在一起。准备对每单元电路进行调试。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行工作，然后进行调试，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部分电路并不工作，起15脚始终为高电平，大致判断出是非门出现

12、问题，然后更换电阻并无问题，认为三极管出问题，然后进行资料查询，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，猜测出问题，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，从而倒是部分断路，在解决断路过程中，不小心导致部分短路，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。数字电

13、子技术课程设计- 循环彩灯控制器 第三章 结果分析第三章 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100000000100100100010000000010010010001000000001001001000100000000010000000001000000000100000000010000000001数字电子技术课程设计- 循环彩灯控制器 附录附录设计原理图 CD4017引脚图： 555定时器引脚图：数字电子技术课程设计- 循环彩灯控

14、制器 心得体会心得体会经过这次的课程设计,我得到了不少的收获,一方面加深了对课本理论的认识,另一方面也提高了动手能力。现总结了以下的心得体会。这次的课程设计跟我们以前做的设计不同，因为我觉得这次我是真真正正的自己亲自去完成。所以是我觉得这次课程设计最宝贵，最深刻的。就是设计的过程全是我们学生自己动手来完成的，这样，我们就必须要弄懂课程设计的原理。在这里我深深体会到哲学上理论对实践的指导作用：弄懂实验原理，而且体会到了实验的操作能力是靠自己亲自动手，亲自开动脑筋，亲自去请教别人才能得到提高的。我们做设计绝对不能人云亦云，要有自己的看法，这样我们就要有充分的准备，若是做了也不知道是个什么设计，那么

15、做了也是白做。设计总是与课本知识相关的。在设计过程中，我们应该尽量减少操作的盲目性提高设计效率的保证，有的人一开始就赶着做，结果却越做越忙，主要就是这个原因。我也曾经犯过这样的错误。我们做设计不要一成不变和墨守成规，应该有改良创新的精神。实际上，在弄懂了设计原理的基础上，我们的时间是充分的，做实验应该是游刃有余的，如果说创新对于我们来说是件难事，那改良总是有可能的。在设计的过程中我们要培养自己的独立分析问题，和解决问题的能力。培养这种能力的前题是你对每次设计的态度。 最后，通过这次的课程设计我不但对理论知识有了更加深的理解，对于实际的操作和也有了质的飞跃。经过这次的课程设计，我们整体对各个方面都得到了不少的提高。数字电子技术课程设计- 循环彩灯控制器 参考文献参考文献1 艾永乐. 数字电子技术基础. 北京：中国电力出版社. 2008.2 阎石. 数字电子技术基础. 北京：高等教育出版社, 2005.3 邓勇、周铎、邓斌. 数字电路设计完全手册. 北京：国防工业出版社.4 康华光. 电子技术基础（数字部分）. 第4版. 北京：高等教育出版社，2000.