此时管子的三个电极均无电流。
相当于一个断开的开关。
饱和时,IC=VCC/RC管压降|UCE|=0.1-0.3vVC约等于VE均大于VB,|VBE|=0.3V(锗管)或0.6V(硅管)截止时IB、IC、IE均约为0.。
(微安级的穿透电流,很小)
(2)发光二极管
发光二极管有正极与负极之分,即具有单向导电性。
当给发光二极管一个正向电压时,导通且能够发光;当给其一个反向电压时,截止且不能够导通。
发光二极管示意图如图6所示:
图6发光二极管示意图
路灯控制电路如下图7所示:
图7路灯控制电路
路灯开关电路中R7、R8、R10、R11均为电路的保护电阻。
其中R7、R8为发光二极管的限流电阻,在实验时取80欧。
在路灯开关电路中基极电流经过三极管后放大β倍,利用三极管对电流的放大作用,让从门电路中流出的电流经过三极管基极,这样经过发光二极管的电流就会增大,二极管也就可以正常的发光。
1.2.3时间控制电路
时间控制电路主要由NE555秒脉冲电路、74LS160计数器以及JK触发器组成。
(1)秒脉冲电路
为了给计数器74LS160以及JK触发器提供一个时序脉冲信号,本设计采用555构成的秒脉冲发生器,其基本电路如下图10所示。
其中555管脚图如下图8所示,NE555内部结构图9所示。
利用C3的充放电导致触发器翻转产生方波。
由555工作特性和其输出周期计算公式可知,其生的脉冲产周期为:
T=0.7(R1+2R2)C。
因此,我们可以计算出各个参数通过计算确定了R1取47k欧姆,R2取47k欧姆,电容取C为10uF、10nF,这样我们得到了比较稳定的脉冲,且其输出周期为1秒。
图8NE555的管脚图
图9NE555内部结构图
图10秒脉冲电路
(1)JK触发器:
JK触发器具有置0、置1、保持和翻转功能,并且由JK触发器可以构成D触发器和T触发器。
其中5脚接地,13脚接Vcc,1脚Clk接脉冲信号,Q、Q‘为输出端,J、K为信号输入端,S、R为使能端。
其管脚图、波形图、功能表如下图11、图12、图13所示:
图11JK触发器管脚图
。
图12JK触发器波形图
图13JK触发器功能表
(2)74LS160是4位十进制同步加法计数器,除了有十进制加法计数功能外,还具有异步清零、同步并行置数、保持等功能。
74LS160的逻辑电路图和引脚排列图如图15所示,CR是异步清零端,LD是预置数控制端,A,B,C,D是预置数据输人端,EP和ET是计数使能端,C是进位输出端。
其功能表如图16所示:
图1574LS160管脚图
图1674LS160功能表
(2)时间控制电路
与非门1,2,3,4是当计数到199时将高电平传给JK触发器,使触发器发生跳转;A,B,C是当计数在240到280之间时,使右端三极管输入高电平;D和5以及1,2,3,是当计数到399时,使三片74160同时置零,从而进行下一轮计数。
在时间控制电路中,采用的是异步置零方法,其中,当计数器由0—199时四个与门将高电平给74LS112端。
又由于本实验中J=K,于是当下降沿到来时输出端会发生翻转变为高电平,最后的JK触发器的Q非输出为高电平,即两个三极管的基极输出为高电平,此时六个灯都不亮。
当计数器199—400时,与门均输出0,此时J=K且为高电平,输出端保态,输出状态不变。
在此过程中当计数器计到240时,输出端的与非门的输出变为0,到280时与非门变为1,其中280至400一直为1。
当计数器计到399时,通过电路中的与非门给三个74LS160的RD’端,使其均归零,以便进行下一个周期。
由此可以实现白天不亮晚上亮且到半夜时只亮一
部分的目的。
时间控制电路如下图17所示:
图17时间控制电路
1.3总原理图
总原理图如下所示:
图18总原理图
当两个都开关接上方时,此为光控电路,不管电路是在黑暗状态还是明亮状态,第一个电压比较器永远都输出高电平。
当处于较暗状态时光敏电阻的阻值较大第二个电压器分得的电压也比较大,当其分得的电压大于阈值电压(阈值电压等于二分之一电源电压)时电压比较器输出的为高电平,然后经过一个与非门,输出为低电平,经过三极管的放大作用,电流会变大,此时发光二极管发光。
当处于较明亮状态时光敏电阻的阻值较小分得的电压也比较小,当其分得的电压小于阈值电压时电压比较器输出的为高电平,其电压不能使发光二极管发光。
当两个开关都接下面的开关时,此时为时间控制电路。
与门从左到右分别编号为。
与非门从左到右分别标记为A,B,C,D。
当计数器由0—199时四个与门将低电平给74LS112端。
又由于本实验中J=K,最后的JK触发器的Q非输出为高电平,即两个三极管的基极输出为高电平,此时六个灯都不亮。
当计数器为199是,四个与门将高电平给74LS112端,根据公式Q*=JQ’+K’Q,所以当脉冲下降沿到来时,JK触发器发生翻转,Q’输出低电平,三极管两端的基极为低电平,两端的六个灯同时亮。
当计数器200—400时,与门均输出0,此时J=K且为低电平电平,输出端保态,输出状态不变。
在此过程中当计数器计到240时,输出端的与非门A的输出变为0,右端的三极管的基极输入为高电平不能使二极管发光,所以右端的三个灯同时灭,到280时,与非门A输出端变为1,右端的三极管的基极输入为低电平,三级管导通所以发光二极管正常发光,此时,右端的三个灯又同时亮,其中280至400与非门A一直输出为1,六个灯都是正常发光。
当计数器计到399时,将0000同时置入三片74160中,从而得到400进制计数器,通过电路中的与非门给三个74LS160的RD’端,使其均归零,以便进行下一个周期。
由此可以实现白天不亮晚上亮且到半夜时只亮一部分的目的。
1.4元器件清单
元件名称
元件规格
元件型号
数量
与非门集成芯片
直插式
74LS00
2
非门集成芯片
直插式
74LS04
1
与门集成芯片
直插式
7
4LS08
2
555定时器
直插式
NE555
1
电容
10nF、10uF
电解
各一个
发光二极管
绿色,红色
LED
各三个
十进制计数器
直插式
74LS160
3
JK触发器
直插式
74LS112
1
拨动开关
普通
3
芯片插槽
14816管脚
分别为三个,一个,两个
晶体三极管
PNP
S8550
2
四路电压比较器
直插式
LM339
2
电阻
80Ω、500Ω、1.5K、50k、60k、22k、50Ω
Rest
若干
滑动变阻器
150k,、1K
各一个
导线
连接元器件
若干
2、课程设计工作记录:
包括:
设计步骤与时间安排、调试步骤与时间安排、课题完成结果说明
2.1设计步骤与时间安排
2013年6月17日-2012年6月22日,根据实习任务,资料查询完成设计方案,绘制出电路图并由指导老师确认,并列出元器件清单以及购买元器件。
2013年6月24日-2011年6月28日,线路焊接调试,电路板焊接分模块完成,焊接之前先排版布线使线路尽量简单。
小组成员轮流焊接并相互检查以确保焊接正确,先焊接光线检测电路部分,然后是发光二极管部分,最后时间控制电路焊接,由于元件的值不是很准,其中有些误差,不过误差不大。
2.2调试步骤与时间安排
2012年6月29日,老师对学生所做的设计进行验收,按照指导教师下达任务和要求检查学生课程设计是否达到要求,并给出相应的评价及实际成绩。
2012年7月2日-2012年7月3日,根据要求,写出课程设计报告。
2012年7月4日,交课程设计的报告,老师给出相应的评判,并要求改正。
2012年7月5日,正式交课程设计的报告并进行答辩。
1.5总结与心得:
在电路焊接前先在仿真模拟软件ewb上进行调试,保证其电路图能模拟出来,接下来就是焊板子,但是焊板子和仿真的时间设置又有出入,其真实结果和仿真存在着好大的差距,焊板子的过程要求是很严格的,其中很容易出现虚焊和松动的情况,短路的情况也很常见。
总之能正确的用模型演示出一天的路灯变化是非常不容易的,这要求严密的思维,精细的焊工以及一双灵巧的双手。
我们是一个版块一个版块的焊接的,首先我们先焊的路灯控制电路,然后是光控电路,其次是脉冲产生电路,最后是时间控制电路。
每一部分的焊接都是一遍遍的检查与重复的。
每一次失败我们都有过沮丧但是我们并没有气馁,每一次的成功我们也都惊喜万分,信心百倍。
其中555脉冲的产生让我们很是烦恼,偶尔有偶尔无的。
我们先先后后的换了两次底座,三次芯片,焊接了无数次,最终我们还是成功的产生了脉冲。
总之通过这个项目的制作,我们受益匪浅。
许多以前不知晓的,现在对这些元器件有了些了解,知道了它们的用途与作用。
同时,我们也意识到自己的专业知识不足,我们对于程序那块还是很懵懂,有待提高,在以后的日子里我想我们会认真对待这门课程,认真对待自己,在做这个项目中我们团结合作,相互配合虽然中间我们碰到了许多困难但我们还是尽自己最大的努力去做好,虽然说不是很尽人意,但我们只能说,我们真的有用心在做了。
我想下次若还有这样的项目要做我们定当完成的非常漂亮。
最后还是要说的是谢谢王老师的帮助和教诲,谢谢。
课程设计验收
指导教师评语及成绩:
成绩
指导教师签字
年月日
教研室主任意见
教研室主任签字
年月日