NE555+CD4017流水燈

1、課程設(shè)計(jì)報(bào)告課程名稱：電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)題目：NE555+CD4017流水燈院 系：班 級(jí)：姓 名：學(xué) 號(hào)：指導(dǎo)教師：時(shí) 間：摘要流水燈的設(shè)計(jì)要求在預(yù)定的時(shí)間到來時(shí)，會(huì)產(chǎn)生一個(gè)控制信號(hào)控制LED 燈的流向、間歇等， LED 燈流向可以隨著電路的改變而改變，并具有自控、手控、 流向控制功能等。主要參考數(shù)字電路中計(jì)數(shù)器的原理。 NE555振蕩器的作用等相關(guān)知識(shí)在設(shè)計(jì)的過程中需要了解相關(guān)芯片（ CD4017、NE555） 的具體功能。 認(rèn)真連接設(shè)計(jì)電路， 由于最后流水燈的流向十分的清晰和穩(wěn)定，所以所得的結(jié)果測(cè)試十分簡(jiǎn)潔并且很成功。經(jīng)過資料的查閱，仔細(xì)思考，以及幾種方案的比較，選定方案參考如下：整個(gè)

2、流水燈的電路由振蕩電路、譯碼電路和光源電路組成，電路的組成包括2個(gè)電容、3個(gè)電阻器和1個(gè)CD4017計(jì)時(shí)器及1個(gè)NE555定時(shí)器等元器件構(gòu)成。精選范本目錄第1章緒論 3第2章設(shè)計(jì)方案 4第3章電路設(shè)計(jì) 53.1 單元電路設(shè)計(jì) 53.2 總體電路設(shè)計(jì) 7第4章軟件設(shè)計(jì) 7第5章電路調(diào)試與程序測(cè)試 8第6章總結(jié) 9第 1 章 緒論當(dāng)今的社會(huì)是一個(gè)新技術(shù)層出不窮的時(shí)代，科技迅速發(fā)展，在電子領(lǐng)域的發(fā)展更是迅速，同時(shí)也在影響著我們的生活。隨著人民生活水平的提高，流水燈在現(xiàn)實(shí)生活中所起的作用越來越重要。例如：在人流擁擠繁忙的交通路段，閃爍著的流水交通燈，提醒著我們要遵紀(jì)交通規(guī)則，在霓虹閃爍的繁華大街上，閃

3、爍的流水燈無不吸引過路人的眼球，甚至在一些大型商場(chǎng)大廈的自動(dòng)門上都裝有自動(dòng)流水燈，告訴人們的時(shí)間和日期。通常的流水燈是應(yīng)用單片機(jī)設(shè)計(jì)的，而單片機(jī)的設(shè)計(jì)成本較高，對(duì)編程的要求也比較高，由于我們學(xué)習(xí)了數(shù)字電路，所以采用了小型集成電路設(shè)計(jì)流水燈。隨著電子技術(shù)的快速發(fā)展尤其是數(shù)字技術(shù)的突飛猛進(jìn)，多功能流水燈憑著簡(jiǎn)易，高效，穩(wěn)定等特點(diǎn)得到普遍的應(yīng)用。在各種娛樂場(chǎng)所、店鋪門面裝飾、家居裝潢、城市墻壁更是隨處可見，與此同時(shí)，還有一些城市采用不同的流水燈打造屬于自己的城市文明，塑造自己的城市魅力。目前，多功能流水燈的種類已有數(shù)十種，如家居裝飾燈、店鋪招牌燈等等。所以，多功能流水燈的設(shè)計(jì)具有相當(dāng)?shù)拇硇浴６喙δ?/p>

4、流水燈，就是要具有一定的變化各種圖案的功能，主要考察了數(shù)字電路中一些編碼譯碼、計(jì)數(shù)器原理， 555定時(shí)器構(gòu)成時(shí)基電路，給其他的電路提供時(shí)序脈沖，設(shè)計(jì)過程中需要了解相關(guān)芯片（NE555、CD4017）的具體功能，引腳圖，真值表，認(rèn)真布局，在連接過程中更要細(xì)致耐心第 2 章 設(shè)計(jì)方案一、實(shí)驗(yàn)原理NE555是屬于555系列的計(jì)時(shí)IC的其中的一種型號(hào)，555系列IC的接腳功能及運(yùn)用都是相容的，只是型號(hào)不同的因其價(jià)格不同其穩(wěn)定度、省電、可產(chǎn)生的振蕩頻率也不大相同；而555 是一個(gè)用途很廣且相當(dāng)普遍的計(jì)時(shí) IC ，只需少數(shù)的電阻和電容，便可產(chǎn)生數(shù)位電路所需的各種不同頻率之脈波訊號(hào)。主要特點(diǎn)：1 .只需簡(jiǎn)單

5、的電阻器、電容器，即可完成特定的振蕩延時(shí)作用。其延時(shí)范圍極廣，可由幾微秒至幾小時(shí)之久。2 .它的操作電源范圍極大，可與 TTL, CMOS等邏輯電路配合，也就是它的輸出電平及輸入觸發(fā)電平，均能與這些系列邏輯電路的高、低電平匹配。3 .其輸出端的供給電流大，可直接推動(dòng)多種自動(dòng)控制的負(fù)載。4 .它的計(jì)時(shí)精確度高、溫度穩(wěn)定度佳，且價(jià)格便宜。CHF4017具有10個(gè)譯碼輸出端，CLK為脈沖信號(hào)輸入端，時(shí)鐘輸入端的斯密特觸發(fā)器具有脈沖整形功能，對(duì)輸入時(shí)鐘上升和下降時(shí)間無限制，隨著脈沖的輸入CHF401710個(gè)輸出引腳依次輸出高電平，當(dāng)完成10個(gè)輸出時(shí)CHF4017自動(dòng)復(fù)位，CO （進(jìn)位輸出）在前五個(gè)脈沖

6、為高電平，后五個(gè)脈沖時(shí)為低電平。運(yùn)用555 時(shí)基電路構(gòu)成多諧震蕩器以提供時(shí)鐘脈沖。二、設(shè)計(jì)框圖基本原理設(shè)計(jì)框圖如下圖（1）所示:圖（1）設(shè)計(jì)框圖第3章電路設(shè)計(jì)3.1 單元電路設(shè)計(jì)3.1.1 定時(shí)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）。通電后，因電容 C1兩端電壓不能突變，2腳的電壓為 低電平，集成塊NE555的內(nèi)部觸發(fā)器被置位，3腳輸出高電平。同時(shí)，由 于電源經(jīng)電阻R1和R2向C2充電，使6腳和2腳的電壓不斷提高，當(dāng)電位 上升到VCC的2/3時(shí)，集成塊NE555的內(nèi)部

7、觸發(fā)器被復(fù)位，3腳的輸出電 壓翻轉(zhuǎn)為低電平。同時(shí)集成塊 NE555內(nèi)部的放電管導(dǎo)通，即7腳通過內(nèi)部 的放電管和1腳相通，C2上儲(chǔ)存的電荷就通過 R2、7腳放電，使6腳和2 腳的電壓不斷下降，當(dāng)電位降低到VCC的1/3時(shí)，集成塊NE555的內(nèi)部觸 發(fā)器被置位。同時(shí)集成塊 NE555內(nèi)部的放電管截止，7腳被懸空，電源又 通過R1、R2向C2充電，使6腳和2腳的電壓不斷提高如此，周而復(fù) 始，形成振 蕩。輸出端的高電平維持時(shí)間取決于電容 C2的充電時(shí)間常數(shù)，輸出端的低電平維持時(shí)間取決于電容 C2的放電時(shí)間常數(shù)。由于 R2AR1, 故可以認(rèn)為f放f充，目的是減小彩燈熄亮交替的時(shí)間間隔的差異。如用 作其他

8、情況，需要調(diào)整R1、 R2、 C2 的參數(shù)。綜上分析， 3 腳始終處于高電平和低電平的二進(jìn)制變化狀態(tài)，故此電路又稱為無穩(wěn)電路。3.1.2 脈沖分配器4017及其簡(jiǎn)單應(yīng)用其功能是： 當(dāng)復(fù)位端 Cr 加上高電平和正脈沖時(shí)， 輸出端 Q0 為高電平，其余9個(gè)輸出端Q0Q9均為低電平。時(shí)鐘輸出端CP對(duì)輸入時(shí)鐘脈沖的上 升沿計(jì)數(shù)，EN則對(duì)時(shí)鐘脈沖的下降沿計(jì)數(shù)。Q0Q9這10個(gè)輸出端的輸出 狀態(tài)分別與輸入的時(shí)鐘個(gè)數(shù)相對(duì)應(yīng)。如從0 開始計(jì)數(shù)，則輸入到第 1 個(gè)時(shí)鐘脈沖時(shí)，Q1就變成高電平，輸入第2個(gè)時(shí)鐘脈沖時(shí)，Q2變成高電平 直到輸入第 10 個(gè)時(shí)鐘脈沖， Q0 變?yōu)楦唠娖?。同時(shí)，進(jìn)位端C0 就輸出一個(gè)進(jìn)位

9、脈沖，作為下一級(jí)計(jì)數(shù)的時(shí)鐘信號(hào)。 Cr 為復(fù)位端，也為清零端。當(dāng) Cr輸入高電平時(shí)，電路復(fù)位，即輸出端 Q0為高電平，Q1Q9為低電平。如 此反復(fù)，只要集成塊NE555的3腳送來的二進(jìn)制信號(hào)不消失，CD4017將二 進(jìn)制信號(hào)轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制信號(hào)的計(jì)碼工作就會(huì)反復(fù)進(jìn)行下去。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?電平狀態(tài)，故可直接用作順序脈沖發(fā)生器。3.2 總體電路設(shè)計(jì)方案總體電路圖及其工作原理NE555寸基電路組成振蕩電路，電源 VCC通過電阻R2、RP1向電容C1 充電，當(dāng)充電到一定程度后，2、6腳電壓升高，當(dāng)2、6腳電壓升高到23VCC 后，3腳輸出為低電平，7腳對(duì)

10、地呈低阻態(tài)，電容 C1通過電位器和7腳對(duì) 地放電，當(dāng)放電至使2、6腳電壓低于13CC0寸，3腳輸出為高電平，7腳對(duì)地 呈高阻態(tài)，VCC通過RP1又開始對(duì)電容C1充電，周而復(fù)始。通過調(diào)節(jié)RP1 的阻值，可以改變電容充放電的時(shí)間常數(shù)從而改變3腳輸出脈沖的頻率。從3腳輸出振蕩脈沖作為CD4017工作的時(shí)鐘脈沖，在時(shí)鐘脈沖的作用下， CD4017十進(jìn)制計(jì)數(shù)器開始計(jì)數(shù)，從 10個(gè)輸出端依次輸出高電平，不斷循 環(huán)。10只發(fā)光二極管被依次點(diǎn)亮。第4章軟件設(shè)計(jì)（有程序設(shè)計(jì)的，畫出程序流程圖。無程序設(shè)計(jì)的不寫此項(xiàng)）第 5 章 電路調(diào)試與程序測(cè)試5.1 電路板的調(diào)試1) 檢查電路設(shè)計(jì)的原理圖即導(dǎo)線的鏈接， 并確定

11、導(dǎo)線的鏈接與電路原理圖一致。2) 檢查導(dǎo)線的鏈接，并檢查導(dǎo)線是否斷路，根據(jù)電路原理圖，用數(shù)字萬用表打到合適的檔位，測(cè)試各導(dǎo)線對(duì)應(yīng)的按點(diǎn)是否導(dǎo)通。3) 檢查試驗(yàn)儀器和器材是否完好，電源5V 直流電壓輸出正常。發(fā)光二極管全部可以正常發(fā)光，電阻和電容全部正常，電位器可以正常調(diào)節(jié)。芯片CD4017和定位器NE555工作正常。當(dāng)接通電源，流水燈可以正常順暢的流動(dòng)。5.2 可能問題的預(yù)處理1)若流水燈沒有正常流動(dòng)，首先檢查電路板是否有虛焊或短路，檢查之后重新測(cè)試；若仍有問題，檢查原件是否有錯(cuò)誤焊接，并進(jìn)行修正。2) 若流水燈只有部分閃爍，使用萬用表檢查沒有閃爍LED 燈管是否正確安裝或是毀壞，如果反接則重

12、新連接如果毀壞則替換燈管，檢查相關(guān)電路連接部分的焊接以及所連接電阻是否存在問題。3)若只有一個(gè)燈光被點(diǎn)亮且不閃爍，檢查 NE555 相連電解電容是否反接或毀壞，反接則調(diào)換引腳，毀壞則更換電容；若不是電容問題，考慮是否為NE555的連接上存在問題或 NE555本身出現(xiàn)問題，若是連接上的問題進(jìn)行調(diào)整，若是元件問題向老師索要新元件進(jìn)行替換。4)若通電時(shí)電路板出現(xiàn)冒煙或元件爆裂，及時(shí)切斷電源連接， 檢查電路板狀況，檢查出現(xiàn)問題的原因看是否可以繼續(xù)使用。第 6 章 總結(jié)通過這次課程設(shè)計(jì)讓我學(xué)到了很多，焊接技術(shù)提高了不少，以及對(duì)電表的的使用熟練了，使我懂得了理論與實(shí)際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有把所學(xué)的理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合起來，從理論中得出結(jié)論，才能真正為社會(huì)服務(wù)，從而提高自己的實(shí)際動(dòng)手能力和獨(dú)立思考的能力。在設(shè)計(jì)的過程中遇到問題，可以說得是困難重重，這畢竟第一次做的，難免會(huì)遇到過各種各樣的問題，同時(shí)在設(shè)計(jì)的過程中發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處，