倒计时光控跑马灯电路设计.docx

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倒计时光控跑马灯电路设计

JIUJIANGUNIVERSITY

电子线路课程设计报告

设计课题：

倒计时跑马灯

专业：

电子信息工程

班级学号：

　　08　　　

学生姓名：

程新鹏

指导教师：

盛健

设计时间：

2011.11.7——2011.11.11

倒计时跑马灯

一、设计任务

该制作能自行识别工作环境，即白天“跑马灯”自行停止运行，待到傍晚天暗下来，数码管自动显示“0”时，说明“跑马灯”电路得电即可以工作运行。

此后手工按下工作键，电路延时十秒钟，在延时的同时，数码管倒计时显示“0-9-8-7-6-5-4-3-3-2-1-0”。

当其从“1-0”瞬间，“跑马灯”立即分两路工作，工作过程是：

1）第一路是绿灯红灯（绿灯在前，红灯在后）在黑暗背景中流动。

当绿灯独自从头到尾流动时，这一路的任何变色管不亮，形成黑暗背景。

而绿灯在尾部消失瞬间，红灯立即出现在头部并开始从头部到尾部独自地沿原来绿灯路线在黑暗背景中流动。

当红灯在尾部消失瞬间，绿灯立即出现在头部并开始从头部到尾部独自地沿原来绿灯路线在黑暗背景中流动·····彼此循环往复。

第一路是绿灯红灯（绿灯在前，红灯在后）在橙色背景中流动。

当绿灯独自从头到尾流动时，这一路的变色管显橙色，形成橙色背景。

而绿灯在尾部消失瞬间，红灯立即出现在头部并开始从头部到尾部独自地沿原来绿灯路线在橙色背景中流动。

当红灯在尾部消失瞬间，绿灯立即出现在头部并开始从头部到尾部独自地沿原来绿灯路线在橙色背景中流动·····彼此循环往复。

直到第二天凌晨天亮后，数码管熄灭····再到傍晚时，作品有重复上述过程。

二、设计要求

1）电源稳压管输出电压用绿发光二极管指示

2）脉冲信号发生器输出用红发光二极管指示

3）二路“跑马灯”各用五只变色发光二极管制作

4）数码管得电后显示“0”，倒计时只能从“0”开始，经“0-9-8-7-6-5-4-3-3-2-1-0”再停在“0”状态，此间延时十秒。

5）“跑马灯”严格地按照“手动按下工作键后”，当倒计时至“1-0”瞬间开始运动，在运动过程中，数码管始终保持“0”态。

6）“跑马灯”务必分两路，一路在“黑暗”背景中运行；另一路在“橙色”背景中运行。

7）“跑马灯”必须是晚上运行，白天停止工作。

在不影响这一功能情况下，为了方便制作者调试及评审工作，能在短时间内考查电路运行情况，参赛者务必将2只按键中按柄稍低的一只作为“灯停”按键（例如并联在延时电容器两端），以便需要时按下该按键，此时，既不影响光控状态，又可迫使跑马灯停止运行，好观察确认过程与其结果正确与否。

三、方案设计论证

通过对题意的分析，我把此次电路工作分为三部分，第一部分通过制作一个电源后在加上光敏电阻继电器组成第一部分，对整个电路其控制作用和供电作用，第二部分由555和4017BD组成，利用4017芯片的十进制来控制10发光二极管工作，是一个比较重要的部分，第三部分由555和192,4511，数码管组成的倒计时控制电路。

起着无比重要的地位。

第一部分的电路图如下

经过我仿真此电路模块成功，说明电路图没错。

第二部分的电路图如下

仿真后也实现了功能。

第三部分的电路图如下

此模块由于无法独立工作，只好加上前面部分一起测试发现电路图是正确的。

四、单元电路设计与参数计算

 74LS192是双时钟方式的十进制可逆计数器。

（bcd,二进制），下面我们介绍74ls192引脚图,74ls192功能表等资料。

◆ CPU为加计数时钟输入端，CPD为减计数时钟输入端。

 ◆LD为预置输入控制端，异步预置。

 ◆CR为复位输入端，高电平有效，异步清除。

 ◆CO为进位输出：

1001状态后负脉冲输出，

 ◆BO为借位输出：

0000状态后负脉冲输出。

真值表：

555引脚图

555的内部结构可等效成23个晶体三极管.17个电阻.两个二极管.组成了比较器.RS触发器.等多组单元电路.特别是由三只精度较高5k电阻构成了一个电阻分压器.为上.下比较器提供基准电压.所以称之为555.

555属于cmos工艺制造. 

555引脚图介绍如下

1地GND 

2触发 

3输出 

4复位 

5控制电压 

6门限（阈值） 

7放电 

8电源电压Vcc 

应用十分广泛.

下面是一个简单的555电路应用

 CD4511是一个用于驱动共阴极LED（数码管）显示器的BCD码—七段码译码器，特点如下：

具有BCD转换、消隐和锁存控制、七段译码及驱动功能的CMOS电路能提供较大的拉电流。

可直接驱动LED显示器。

输       入

输       出

LE

BI

LI

D

C

B

A

a

b

c

d

e

f

g

显示

X

X

0

X

X

X

X

1

1

1

1

1

1

1

8

X

0

1

X

X

X

X

0

0

0

0

0

0

0

消隐

0

1

1

0

0

0

0

1

1

1

1

1

1

0

0

0

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0

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1

1

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1

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1

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0

0

1

0

1

1

0

1

1

0

1

2

0

1

1

0

0

1

1

1

1

1

1

0

0

1

3

0

1

1

0

1

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0

0

1

1

0

0

1

1

4

0

1

1

0

1

0

1

1

0

1

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0

1

1

5

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1

1

6

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1

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0

0

0

7

0

1

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0

0

1

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1

1

1

1

8

0

1

1

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0

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1

1

0

0

1

1

9

0

1

1

1

0

1

0

0

0

0

0

0

0

0

消隐

0

1

1

1

0

1

1

0

0

0

0

0

0

0

消隐

0

1

1

1

1

0

0

0

0

0

0

0

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0

消隐

0

1

1

1

1

0

1

0

0

0

0

0

0

0

消隐

0

1

1

1

1

1

0

0

0

0

0

0

0

0

消隐

0

1

1

1

1

1

1

0

0

0

0

0

0

消隐

1

1

1

X

X

X

X

锁      存

锁存

表3-2CD4511的真值表

五、总原理图及元器件清单

1总原理图

2原器件清单

元件名称

型号

数量

元件名称

型号

数量

电阻

510欧

1

可调电阻

100K

3

电阻

470欧

1

继电器

5V

1

电阻

1K

3

二极管

IN4007

4

电阻

10K

1

三极管

9018

1

LED灯

红、绿

6、7

瓷片电容

103、104

2、1

电解电容

2200uf

1

按键开关

1

电解电容

470uf

1

光敏电阻

1

电解电容

4.7uf

1

稳压管

LM7809

1

电解电容

10uf

2

数码管

共阴

1

芯片

NE555

2

芯片

4511

1

芯片

4017

1

插槽

16脚8脚

4、2

芯片

74LS192

1

万用表

19*12

1

六、安装与调试

我们可以把电路分成3个部分。

第一各部分为直流稳压电源部分，按照原理图焊接完后就插入电源调试，用万用表测试各路段的电压，再测试关敏电阻和继电器、三极管等组成的光-电开关是否正常，测试无误后再进行第二个模块。

第二个模块就是由555芯片和其外围元件产生脉冲，从3脚输出脉冲给芯片4017的14脚。

4017的15脚接一个按键开关到高电平，3、2、4、7、10脚按顺序接5个绿LED灯，同理1、5、6、9、11接5个红LED灯从而达到跑马灯的效果。

按电路图来焊接，焊接完毕后就可测试，若不焊接错误，则可看到10个LED灯按顺序闪亮。

接下来就是第三个模块了，这个模块也是由一个555产生脉冲，原理和模块二差不多，不过脉冲接收部分是由74LS192、4511和一个LED数码管组成的十进制减法计数来倒计时。

按照原理图来焊接，完毕后测试，若无误则数码管由9到0倒计时，再根据模块二和模块三的两个电位器来调试，是的两个555芯片产生的脉冲一样，这样就可达到倒计时跑马灯的效果。

七、性能测试与分析

接上9V左右的交流电或直流电，两个555芯片3脚输出高电平，脉冲指示灯亮，第一个555芯片产生的脉冲经过4017芯片产生跑马灯。

第二个555芯片产生脉冲经过192和4511、数码管显示相应的脉冲产生倒计时。

由于电阻，随着温度变化，所以脉冲的的高低电位时间会有误差，还有电位器的微小改变，造成脉冲幅度也有一定的变化，但达到的效果是差不多的，因为这个时间不长。

八、结论与心得

通过一周的电子设计，我学会了如何将书本上学到的知识应用与实践，学会了一些基本的电子电路的设计、仿真与焊接，虽然在这个过程中我遇到了很多麻烦，但是在解决这些问题的过程中我也提高了自身的专业素质，这次设计不仅增强了自己在专业方面的信心，鼓舞了自己，更是一次兴趣的培养。

这次电子实习，我所选的课题是“倒计时光控跑马灯”，当拿到选题时，我认为这个不是很难。

但当认真的考虑时，我才发现一切并非我想的那么简单。

无论一个多么简单的课题，他所牵涉的知识比较多的，比如我这个选题不仅仅包括许多模电器件和数电器件，它还包含许多以前我没有接触或熟知的器件。

所以我在设计时也在不断的学习，了解每一个器件的结构、工作原理及其运用。

经过与搭档的多次交流，我们才确定了最后的电路方案，然后在多次的电路仿真之中，我们又进行了更加完善的修改，以达到万无一失。

第三天的任务主要是焊接自己设计的电路板。

开始，我们都充满了好奇，毕竟这是第一次走进实验室去焊接电路板。

不过才过了一天，所有的好奇心都烟消云散，换而的是苦与累。

我这时才知道焊电路板确实是一件苦差事。

焊电路板要人非常的细心，并且要有一定的耐心，因为焊接示若稍不注意就会使电路短路或者焊错。

经过一两天的坚苦奋斗，终于焊完的。

但当我们去测试时却无法出现预期的结果。

然后我没办法只得去慢慢检查，但也查不出个所以然来。

我想实际的电路可能与仿真的电路会产生差错，毕竟仿真的是在虚拟的界面完成的。

所以在接下来的几天我都在慢慢调试和修改中度过，想想那几天过的真的好累，在一次次的失败中修正却还是得不到正确的结果。

好几次都想放弃，但最后还是坚持下来。

经过多次调试，最后还是得到正确的结果，那一刻，我感觉如释重负，感觉很有成就感。

一个星期的电子实习已经过去，但是使我对电子设计有了更的了解，使我学了很多，具体如下：

1.基本掌握手工电烙铁的焊接技能够独立的完成简单电子产品的安装与焊接。

熟悉电子产品装工艺的生产流程，了解电子产品的焊接、调试与维修方法；2.熟悉了有关电子设计与仿真软件的使用，能够熟练使用普通万用表；3.熟悉常用电子器件的类别、型号、规格、性能及其使用范围，能够灵活的运用4.增强自己解决问题的能力，利用网上和图书馆的资源，搜索查找得到需要的信息；5.明白了团队合作的重要性，和搭档相互讨论，学会了怎么更好解决问题。

九、参考文献

1．《电子设计课程设计与综合实训》

2．《电子电工实践指导》

十、相关照片

电子工程学院电子线路课程设计成绩评定表

专业：

电子工程学院班级：

电子A0922学号：

08姓名：

程新鹏

课题名称

倒计时光控跑马灯

设计任务与要求

1.电源稳压管输出电压用绿发光二极管指示

2.脉冲信号发生器输出用红发光二极管指示

3.二路“跑马灯”各用五只变色发光二极管制作

4.数码管得电后显示“0”，倒计时只能从“0”开始，经“0-9-8-7-6-5-4-3-3-2-1-0”再停在“0”状态，此间延时十秒。

5.“跑马灯”严格地按照“手动按下工作键后”，当倒计时至“1-0”瞬间开始运动，在运动过程中，数码管始终保持“0”态。

6.“跑马灯”务必分两路，一路在“黑暗”背景中运行；另一路在“橙色”背景中运行。

“跑马灯”必须是晚上运行，白天停止工作

设计报告成绩