088多功能流水灯.docx
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088多功能流水灯
电子课程设计报告
题目名称：
多功能流水灯
姓名：
专业：
电子信息工程
班级：
0882051
学号：
33
同组人：
指导教师：
南昌航空工业学院电子工程系
年月日
摘要
在日常生活中，我们经常看到各种各样的霓虹灯，其中也包括本电路设计的多功能流水灯，这种灯主要利用数字电子集成芯片，尤其是利用计数器，触发器，本设计把CD4510可预置可逆计数器产生的数字信号给CD4028译码实现流水灯的正、逆流水功能。
再综合运用CD4013锁存和NE555产生多谐震荡实现流水灯的正、逆流水和手控、自控功能。
本设计方案中利用NE555构成多谐振荡产生连续脉冲作为CD4510的脉冲源，通过分频器改变时钟脉冲的频率，从而改变流速，再通过CD4013与CD4510配合完成正逆流水功能，最终完成多功能流水的作用。
再确定方案后，通过查阅相关专业书籍，以及上网查询相关资料和指导老师的帮助，同时根据实际情况进行改进，最终完成了电路的设计。
在这次设计过程中，采用了模块设计，使得电路能更简洁，在排除问题上也可以很快的找到错误的根源。
根据本方案设计的电路，找好相关元器件和电路板，最后完成电路的制作。
关键字：
连续脉冲流水灯多功能正逆流水
目录
前言………………………………………………………………………………
第一章设计要求及系统组成………………………………………………
1.1要求设计………………………………………………………
1.2系统组成………………………………………………………
第二章系统设计方案选择及工作原理…………………………………………
2.1方案一…………………………………………………………
2.2方案二…………………………………………………………
第三章实验，调试及测试结果与分析…………………………………
结论……………………………………………………………………………
参考文献………………………………………………………………………
附录一芯片功能管脚图及真值表………………………………………
附录二元件清单…………………………………………………………
附录三电路原理总图……………………………………………………
前言
随着电子技术的快速发展尤其是数字技术的突飞猛进，多功能流水灯凭着简易，高效，稳定等特点得到普遍的应用。
在各种娱乐场所、店铺门面装饰、家居装潢、城市墙壁更是随处可见，与此同时，还有一些城市采用不同的流水灯打造属于自己的城市文明，塑造自己的城市魅力。
目前，多功能流水灯的种类已有数十种，如家居装饰灯、店铺招牌灯等等。
所以，多功能流水灯的设计具有相当的代表性。
多功能流水灯，就是要具有一定的变化各种图案的功能，主要考察了数字电路中一些编码译码、计数器原理，555定时器构成时基电路，给其他的电路提供时序脉冲，设计过程中需要了解相关芯片（NE555、CD4017、CD4510、CD4028）的具体功能，引脚图，真值表，认真布局，在连接过程中更要细致耐心。
第一章设计要求及系统组成
一、设计要求
（1）设计一个彩灯流水控制电路，使其能够产生一个控制信号控制彩灯实现灯
光变换的功能。
（2）该彩灯控制电路，在完成基本变化的基础上，可以实现彩灯的流向性、间歇性变化的要求，从而使彩灯更加丰富化。
（3）给彩灯流水控制电路一个控制信号，并能够使其通过利用组合电路实现自控、手控、流向控制等全方位功能。
二、系统组成
原理框图如图
（1）：
振荡源计数器译码器光源电路
图
（1）设计框图
第二章系统设计方案
一：
方案一
2.1.1、电路原理图如图
（2）
图
（2）方案一原理图
2.2.电路工作原理
设计的多功能流水灯原理电路图如上图所示。
原理电路图由振荡电路、译码电路和光源电路三部分组成。
在设计电路时，本文选用的脉冲发生器是由NE555与R2、RP及C3组成的多谐振荡器组成。
主要是为灯光流动控制器提供流动控制的脉冲，灯光的流动速度可以通过电位器RP进行调节。
由于RP的阻值较大，所以有较大的速度调节范围。
灯光流动控制器由两个十进制计数脉冲分配器CD4017和若干电阻组成。
CD4017的CP端受脉冲发生器输出脉冲的控制，其输出端（Q0~Q9）将输入脉冲按输入顺序依次分配。
输出控制的脉冲，其输出控制脉冲的速度由脉冲发生器输出的脉冲频率决定。
12个电阻与CD4017
（1）的10个输出端Q0~Q9相连，当Q0~Q9依次输出控制脉冲时6个发光二极管按照接通回路的顺序依次发光，形成流动发光状态，然后从中间向两边散开依次点亮；另外12个电阻与CD4017
（2）的10个输出端Q0~Q9相连，当Q0~Q9依次输出控制脉冲时6个发光二极管按照接通回路的逆向依次发光，然后从两边向中间依次点亮，形成流动发光状态。
从而实现流水灯正向和逆向流水功能。
本文设计电路所采用的电源为5V。
此电路仅仅考虑了流水灯的多向流动功能，且发光二极管的个数也只有6个，从而使得整个电路比较得单调。
本文为了弥补这个缺陷，作了进一步的改进，设计出了第二个方案。
二：
方案二
2.2.1.NE555时钟信号电路：
图2.2.1（a）NE555组成的多谐振荡器
定时器由一块时基集成电路NE555和C1、C2、R1、R2等组成（其中C1为延时充电电容，C2为抗干扰隔离电容，R1、R2为延时充电电阻，而R2又为放电电阻）。
接通电源后，VCC经R1R2给电容C1充电。
由于www.dddtt.com电容上电压不能突变，电源刚接通时υC此时www.8ttt8.ComQ=O，使内部放电管截止。
当υC上升到大于Vcc／3时，RD=1，SD=1，基本RS触发器状态www.dddTt.com不变，即输出端Q仍为高电平，当VC上升到略大于2VCC／3时，Rn=0，SD=1，基本RS触发器置0，输出端Q为低电平。
这时www.ssbbww.ComQ=1，使内部放电管饱合导通。
于是电容C1经R2和内部放电管放电，υc按指数规律减小。
当υC下降略小于Vcc／3时，内部比较器A1输出高电平，A2输出低电平，基本RS触发器置1，输出高电平。
这时www.ssbbww.Com，Q=0，内部放电管截止。
于是C结束放电并重新开始充电。
如此循环不止，输出端就得到一系列矩形脉冲，如图2.2.1（b）所示ssBbww。
图2.2.1（b）矩形脉冲波形
2.2.2.计数器译码电路：
电路由计数器CD4510和译码器CD4028组成，实现10个彩灯的正逆流水和间歇流水功能。
图2.2.2计数器译码电路
2.2.3．控制电路：
控制电路部分主要是实现流水灯的手控和自控功能，主要利用计数器CD4510和双D触发器CD4013组成。
图2.2.3CD4013电路
2.2.4.总体方案：
图2.2.4方案二电路原理总图
如图2.2.4为多功能流水灯控制电路。
如图所示，多功能流水灯主要由时钟信号发生器、可与之加减计数器、4-10线译码器和D触发器反馈控制电路组成。
时钟信号发生器由NE555组成，产生信号频率为f=1/T=1/0.7（R1+R2）C，根据图示参数可知频率在1HZ左右，信号频率控制彩灯的流速。
时钟信号发生器产生的脉冲作为计数器CD4510的脉冲源。
U1的10脚U/D端为加/减计数控制端，当10脚为高电平时，U1作加法计数，当10脚为低电平时，U1作减法计数。
CD4028是4-10线译码器。
CD4013是D触发器，其D端与Q非端相连，构成计数状态，
即CP端每有一个脉冲出现，触发器的状态就改变一次。
当电路接通电源时，振荡电路产生脉冲波形给计数器CD4510，U2的（6）脚为低电平，U3的（10）脚也为低电平，所以U3的（3）脚也为低电平，由D触发器的R=Q*得U2的（10）为高电平，使U2作加法计数。
计数器输出经过译码器后，在U3的是个输出端依次输出高电平。
当计数到十个时，U3的（5）脚为高电平，接U4D触发器的CP端，使U2的（10）从高电平变为低电平，计数器作减法运算，使得U3输出端逆向依次输出高电平，当U3的（3）脚输出高电平时，又重复上述过程，从而实现流水灯的正逆自动流水功能。
U2的（10）脚通过开关J2和J3分别可以和电源或地相连，当连电源时，计数器作加法运算，流水灯作正向流水；当连地时，计数器作减法运算，流水灯作逆向流水，从而实现流水灯的手动控制正或逆流水。
U2的（6）脚接开关J1，当开关接地时，使（6）脚输出置0，从而实现流水灯间歇流水。
第三章实验，调试及测试结果与分析
完成课题方案设计，找好元器件，准备好实验工具，完成电路的焊接后进行测试。
实验测试前必须完成以下步骤：
1．设计好电路原理图，在电脑上进行仿真实验，得出正确的实验现象，自此才能够证明所设计原理图的正确性。
如果没有得出正确的实验现象，还需对原理图作出相应的修改，直至得出正确的实验现象。
2．仿真得出正确的实验现象后，才能开始实验的焊接。
3．焊接完成后，仔细对照原理图，检查电路是否有接错、短路、虚焊、假焊等现象。
用万用表再次检查主要路线是否有短路。
用仪器检查芯片工作是否正常。
4．检查无误后才能插上芯片进行通电测试。
完成上述步骤后，接通电源进行测试，实验现象为：
1．当开关接J1接1档，开关接J3接2档时，流水灯正逆自动流水。
2．当开关接J1接1档，开关接J3接1档时，开关接J2接1档时，流水灯正向流水。
3．当开关接J1接1档，开关接J3接1档时，开关接J2接2档时，流水灯逆向流水。
4．当开关J1接2档，流水灯间歇流水。
5．调节滑动变阻器，可改变流水灯的流速。
至此，多功能流水灯电路设计实验成功。
结论
经过不断的探索、测试和分析，最终完成了多功能流水灯设计与制作。
此次试验是利用数字电路实现多功能流水。
随着电子技术的快速发展，数字电路也在生活及工业上得到了广泛的应用。
在试验的设计及仿真测试时，当没有得出正确的实验现象时，必须冷静、沉着的思考问题的来源，切勿太过紧张。
在电路的焊接过程，需仔细再仔细，按部分焊接导线，切勿乱了头绪。
这样才能在电路制作过程中减少许多不必要的错误。
此课题主要考察了对数字电路部分知识的理解和应用，理论结合实践，使得对以前学习的数字电路有了进一步的认识和学习，为以后的学习打下了坚实的基础，并且对本专业产生了浓厚的兴趣。
本设计主要运用编码、译码和555定时器完成的多功能流水灯。
但由于时间的不够充分和本人理论知识的单薄，这次设计的电路并不完善，对于自动控制方面设计的还不够完美。
但是，通过这次试验，和同组同学的交流与讨论，不仅提高了自己的理论知识基础，还锻炼了自己的动手能力。
在两个星期的课程设计中，通过和同组同学的共同努力，排除了实验过程中的诸多困难，最终成功的完成了课题的设计。
在体会到设计电路艰辛的同时，更能体会到成功的喜悦和快乐。
参考文献
[1]阎石.数字电子技术基础（第五版）.高等教育出版社.2006.5
[2]王港元.电工电子实践指导.江西科学技术出版社.2009.3.
[3]高吉祥.电子技术基础实验与课程设计.电子工业出版社.2002.2
[4]陈永甫新编555继承电路应用800例电子工业出版社2000
[5]吴立新实用电子技术手册机械工业出版社2003
附录一芯片功能管脚图及真值表
NE555引脚图
NE555集成电路内部方框图
触发
阈值
复位
IS
放电端
输出
>
H
导通
L
H
原状态
×
H
截止
H
×
×
L
导通
L
NE555电路的引脚功能
CC4510引脚图
CC4510的引脚功能
CD4013真值表功能
CC4028引脚图
CC4028的引脚功能
附录二元件清单
序号
类型
型号
数量
1
芯片
CC4510
1
2
CC4028
1
3
CD4013
1
4
555
1
5
电阻
4.7kΩ
1
6
100kΩ
1
7
电容
10μf
1
8
0.01μf
1
9
二极管
发光二极管
10
10
滑动变阻器
100kΩ
1
11
单刀三档开关
Key
3
电路原理总图
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