多功能流水灯课程设计报告.docx
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多功能流水灯课程设计报告
多功能流水灯课程设计报告
重庆交通大学
多功能流水灯课程设计报告
2013—2014学年第一学期
学院：
机电与汽车工程学院
专业：
机械电子工程
班级：
11级机电子3班
姓名：
学号：
指导老师：
摘要
在平常生活工作中，我们经常看到不同的彩灯，其中也包括本电路设计的多功能流水灯，这种灯主要利用计数器，触发器，本设计方案中利用NE555构成多谐振荡产生连续脉冲作为CD4017的脉冲源，在经过74HC240驱动输入到发光二极管。
关键字：
连续脉冲流水灯多功能
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，如广告装潢、家居装饰、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规律的功能，主要考察了数字电路中的计数器、、多谐振荡等，多谐振荡电路给其它的电路提供脉冲源，设计过程中需要了解相关芯片（NE555、CD4017、74HC240）的具体功能，引脚图，真值表，认真布局，在连接过程中更要仔细认真。
第一章设计意义及目的
1.1、设计意义：
A、熟悉多功能流水灯的原理与功能；
B、掌握数字电路的功能，学会如何用555时钟电路产生方波信号；
C、熟悉掌握计数器、震荡器的功能与原理；
D、了解时序电路与逻辑电路的功能与应用。
1.2、设计目的：
A、掌握组合逻辑电路、时序逻辑电路及数字逻辑电路系统的设计、安装、测试方法；
B、进一步巩固所学的理论知识，提高运用所学知识分析和解决实际问题的能力；
C、提高电路布局﹑布线及检查和排除故障的能力；
E、提高自己焊接电路板的能力；
F、培养书写综合实验报告的能力。
第二章方案设计
2.1、设计思路：
由555时钟电路产生的方波信号，输入到10位计数——分频器（CD4017），分频计数产生输出信号经过74HC240驱动后输出到发光二极管上，发光二极管循环依次点亮。
由于74HC240只能对8位二进制数进行反相，所以电路中加入了两个三极管非门。
三极管非门应保证当输入低电平时三极管可靠地截至，则输出为高电平；当输入高电平时三极管工作在深度饱和状态，则输出为低电平。
2.2、元件组成：
根据多功能流水灯的设计思路，可知多功能流水灯有以下元件组成：
NE555谐振荡器、CD4017计数器、74HC240反相、9014三极管（2个）、电阻为470Ω（10个）、电阻10K（3个）电阻300K（1个），LED灯（10个），电容0.47μF/10V（1个）和电容0.01μF/10V（1个）。
第三章系统设计方案
3.1、NE555谐振荡器
电路中NE555由于555的②脚处于低电平，故输出端③脚呈高电平；当电源经R1、R2向C3充电到2/3电源电压时，输出端③脚电平由高变低，555内部放电管导通，电容C2经W和R2向555的⑦脚放电，直至C2两端电压低于1／3电源电压时，555的③脚又由低电平变为高电平，C2又再次充电，如此循环工作，形成振荡。
555的频率可以通过改变电位器的阻值而改变，其时钟输出直接进入4017的14脚，这样来驱动10个LED负载，使其循环点亮。
3.2、分频器CD4017
CD4017计数器总共有16个引脚，其中它有10个引脚是输出端，CLK为脉冲信号输入端，时钟输入端的斯密特触发器具有脉冲整形功能，对输入时钟上升和下降时间无限制，随着脉冲的输入CHF401710个输出引脚依次输出高电平，当完成10个输出时CHF4017自动复位，CO（进位输出）在前五个脉冲为高电平，后五个脉冲时为低电平。
运用555时基电路构成多谐震荡器以提供时钟脉冲。
3.3、74HC240
由于74HC240只能对8位二进制数进行反相，所以电路中加入了两个三极管非门。
三极管非门应保证当输入低电平时三极管可靠地截至，则输出为高电平；当输入高电平时三极管工作在深度饱和状态，则输出为低电平。
3.4、流水灯总电路：
第四章电路板制作
4.1、电路板连线：
根据上图所示的电路，在电路板上安放好元器件，再依次焊接上。
4.2、电路板的调试：
（1）检查电路设计的原理图，并确定连接无误；
（2）检测导线是否断路，再用万用表检测每部分是否完好；
（3）检查整个电路是否都正确，看每个发光二极管是不是都能正常发光，各部件均能正常工作，看流水灯是否能正常工作。
4.3、可能出现的问题及处理方法：
（1）如果流水灯不能正常工作，检查电路是否正确，如果仍然无法工作，就在检查看电路焊接上是否有虚焊等情况；
（2）如果只有一部分LED灯没有亮，那就检查看那些没亮的LED灯是否有故障，如果没有故障再看那部分的连接有没有错误；
（3）如果只有一个灯光点亮且不闪烁，检查ＮＥ５５相连电容是否烧坏或反接，如若不是则是元件本身的问题。
（４）如果接上电源后，出现冒烟等现象，应立即断开电源，检查设备全面排除故障。
第五章 结果分析和总结
5.1、结果分析：
在根据电路图连接好线路并焊好电路板之后，接上电源观察结果，发现十个灯泡都不工作，无法起到流水灯的功效，出现这种情况可能原因如下：
1.由于导线不够，造成连线过于紧密，造成短路，这可能是最为主要原因；
2.因为缺少经验，所以在焊接上可能存在虚焊和焊不足；
3.可能是元件的故障造成的。
5.2、总结：
通过这一次课程设计，了解了多功能流水灯的一系列功能，学到了如何使用NE555产生方波信号，学会了制作多功能流水灯的一般工艺，在这一次的课程设计中第一次接触到了仿真软件Ｐｒｏｔｕｅｓ，学会了一些的简单基本操作。
通过焊电路板的过程，学到了焊电路的一些东西，虽说原料有限，在原料不足的情况下也学到了不少。
附录
1.
NE555引脚图
2.
NE555集成电路内部方框图
3.NE555电路的引脚功能
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
4.CD4017引脚图
。
5、NE555引脚说明：
1脚地；2脚低触发控制输入端；
3脚输出；4脚复位端；
5脚控制电压端；6脚高触发端；
7脚放电开关端；8脚电源；
6、CD4017引脚说明：
1脚：
第5输出端2脚：
第1输出端
3脚：
第0输出端，电路清零时，该端为高电平4脚：
第2输出端
5脚：
第6输出端6脚：
第7输出端
7脚：
第3输出端8脚：
电源负极
9脚：
第8输出端10脚：
第4输出端
11脚：
第9输出端
12脚：
级联进位输出端，每输入10个时钟脉冲时，就可以得到一个计数器的时钟信号
13脚：
时钟输入端，脉冲输入端，脉冲下降沿有效
14脚：
时钟输入端，脉冲上升沿有效
15脚：
清零输入端，在该管脚加高电平或正脉冲时，CD4017计数器中，各计数单元输出低电平“0”，在译码器中，只有对应“0”状态的输出端3脚为高电平
16脚：
电源正极，可以使用3～18V直流电源供电
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