循环灯.docx
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循环灯
南华大学电气工程学院
《电子技术课程设计》
设计题目：
循环彩灯控制器
专业：
自动化082
学生姓名:
学号:
起迄日期:
2010年1月5日~2010年1月14日
********
教研室主任：
李兰君
《电子技术课程设计》任务书
1．课程设计的内容和要求（包括原始数据、技术要求、工作要求等）：
一．设计题目
循环彩灯控制器
二．主要内容及要求
（1）共有红、绿、黄3色彩灯各9个，要求按一定顺序和时间关系运行。
（2）动作要求：
先红灯，后绿灯，再黄灯，分别按0.5S的速度跑动一次，然后，全部红灯亮5S，再黄灯，后绿灯，各一次,以此循环。
（3）对跑动电路，可以每3个一组，交叉安装，分别点亮每一组，利用视觉暂停，达到跑动的效果。
2．对课程设计成果的要求〔包括图表（或实物）等硬件要求〕：
设计电路，安装调试或仿真，分析实验结果，并写出设计说明书,语言流畅简洁，文字不得少于3500字。
要求图纸布局合理，符合工程要求，使用Protel软件绘出原理图（SCH）和印制电路板（PCB）,器件的选择要有计算依据。
3．主要参考文献：
1.《电子技术基础（数字部分）》，康华光主编，高等教育出版社；
2．电子发烧友网站：
3.XX；
4.中国期刊网；
5.《数字电路设计完全手册》，邓勇、周铎、邓斌编著，国防工业出版社；
6.《数字电路指南》，阮祁忠、蔡声镇编著，福建科学技术出版社。
4．课程设计工作进度计划：
序号
起迄日期
工作内容
1
1月5日-1月6日
根据课程设计内容及要求构造整个设计思路，复习数字电路中触发器、译码器、计数器、译码显示器等部分内容
2
1月7日～1月9日
分析彩灯控制器的组成、各部分功能及工作原理。
查出各芯片引脚排列及功能。
进行电路的设计及仿真模拟
3
1月10日～1月12日
根据电路的原理写出设计方案
4
1月12日～1月13日
设计方案的检查，修正，改进，按要求打印方案。
主指导教师
日期：
年月日
前言
在街道、商场或公共场所通常装有各种五彩斑斓的灯饰，美化人们的生活空间，灯饰给我们带来了美好的夜景，本次课程设计就是一个简单的循环灯设计，用所学的数电课程以及课外所学，结合图书馆资料设计的一个循环灯。
循环彩灯电路采用了40174066两个芯片，感觉很好用，用了9组灯（27只小灯），电路用555为电路输入脉冲信号，一个电路控制3组灯亮，另一个电路控制9组单色灯亮，第三个电路是个循环电路，控制整个电路的循环，虽然说整个电路不是很成功，但还是整体达到要求的。
关键字：
循环彩色灯新芯片
1方案设计
1.1方案总设计
根据任务要求可以大致的画出框架图：
图1方案框架图
该任务要求：
先红灯，后绿灯，再黄灯，分别按0.5S的速度跑动一次，然后，全部红灯亮5S，再黄灯，后绿灯，各一次。
以此循环。
根据此要求电路总体上可以分为三部分：
一部分电路为控制0.5s的跑动。
一部分电路为控制5s的跑动。
一部分电路为实现这两种跑动的循环。
因些可以选用两个555多谐振荡器（一个周期为0.5秒，一个为5秒）用来控制跑动的速度，再选两个4017芯片，因为4017芯片在正常工作下，连续送入时钟脉冲时，其十个输出端会依次输出高电平。
这样可以用一个4017芯片点亮0.5s的跑动，用一个4017芯片来点亮5s的跑动。
选用一个JK触发器和模拟开关4066芯片来实现循环功能，即用JK触发器来控制4066芯片的开通和关闭。
1.2部分电路功能
1.2.1第一部分电路：
实现3个一组红灯，后黄灯，再绿灯，分别依次跑动一次的电路，电路如图2，3，4
此电路主要用到一个555多谐振荡器和一个4017芯片，4017芯片有十个输出端口，而每3个一组的灯都接一个4017的输出端口，这样可控制任务中的9组灯。
电路中的555多谐振荡器的输出端接4017的脉冲输入控制，555多谐振荡器不断的产生脉冲送入4017芯片的脉冲输入端，从而使4017芯片的输出端（Q1,Q1,Q3,Q4,Q5,Q6,Q7,Q8,Q9）依次为高电平，这样就控制指灯不断的跑动。
图2
图3
图4
1.2.2第二部分电路：
用来实现全部9个一组红灯，再黄灯，后绿灯，各亮一次。
电路如图5，6，7
此电路主要用到一个555多谐振荡器和一个4017芯片，4017芯片有十个输出端，而每9个一组的灯都接一个4017的输出端（共接三个），这样可控制任务中的3组灯。
电路中的555多谐振荡器的输出端接4017的脉冲输入控制，555多谐振荡器不断的产生脉冲送入4017芯片的脉冲输入端，从而使4017芯片的输出端（Q1，Q2，Q3）依次为高电平，这样就控制3组指灯持续亮5s依次跑动循环！
图5
图6
图7
1.2.3第三部分电路：
用来实现两种的跑动不断循环，电路如图8
此部分电路主要是用一个4066BP芯片和一个74LS76N芯片来现实。
4066BP芯片为模拟开关芯片，它集成了四个模拟开关（在此用到两个），每个模拟开关有2个端子，一个为控制端，主要接高电平或低电平，其佘两个端子为输入输出端。
当控制接高电平时，开关接通，控制端接低电平时开关断开。
74LS76N芯片为集成JK触发器。
在此电路中触发器的J，K和清零端都接高电平。
这样每给触发器一个触发边沿其输出端就翻转一次。
Q端接4066BP的一个开关的控制端。
Q非接4066BP的另一个开关的控制端。
这样可以使4066BP用到的两个开关一个接通时而另一个就断开。
而触发器的脉冲输入端接第一部分电路中的4017的第十（Q9）输出端口和第二部分电路中的4017的Q3输出端口的或门的结果。
而4066模拟开关用到的两个开关的输入端接12V直流电源，其一个开关的输出端接第一部分电路中的555多谐振荡器电源端，别一个开关输出端接第二部分电路中的555多谐振荡器的电源端！
这样就实现了若第一部分的电路工作时第二部分电路就不工作。
而第二部分电路工作时第一部分电路就不工作。
即可实现交替循环工作。
图8
1.3电路完整工作过程（原理图附录一）
电路运行时第一部分的555多谐振荡器首先工作不断的给控制着9组灯（3个一组）的4017芯片送去脉冲，从而使4017的十个输出端依次为输出高电平。
接到高电平的组灯就会发光。
这样就实现先红灯，后黄灯，再绿灯，分别依次0.5s跑动。
当最后的绿灯亮完后，即第一部分的单元电路中的4017的第十个输出端（Q9）输出高电平时，这就给74LS76触发器送去一个脉冲，于是触发器的Q端就翻转输出低电平使4066模拟开关的一个开关变为断开，从而使第一部分的电路处于不工作状态。
而触发器的Q非端同时了输出一个高电平使4066的另一个开关导通，这时第二部分的电路开始运行。
这样就使全部红灯，再黄灯，后绿灯，各亮一次。
而当绿灯全部亮完后，这时第二部分的4017的第四个输出端（Q3）输出高电平，也给触发器送去一个脉冲。
于Q端和Q非端翻转。
这样第二部分的4066的模拟开关断开，控制第二部分的模拟开关断开使第二部分的电路不工作。
，而控制着第一部分的4066模拟开关导通，使第一部分的电路工作3个一组的组灯依次点亮、依次跑动。
如此实现了3个一组先红灯，后黄灯，再绿灯0.5s依次跑动，让后再9个一组，先红灯，后黄灯，再绿灯持续亮5s.如此循环下去。
2模拟仿真
1、按照电路图进行接线，按照单元电路设计中的方法连接好每一块电路，然后把每一块接在一起。
对每单元电路进行调试，在对每部分电路进行调试时仿真状态跟设计和预想的一样，没什么大问题。
2、把各单元电路接在一起调试时，3个一组隔0.5s跑动亮的正常，不过9个一组的持续5s的出现错误，就是0.5s和5s的两个功能电路都一起工作，达不到要设计的要求。
3、把0.5s跑动单元电路中的4017芯片的第十个输出端口和持续亮5s的单元电路中的4017芯片的第四个输出端口用一个或门连起来后就能正常工作了。
不过，持续亮5s的功能中，亮黄跟绿灯时会有三个红灯也一起亮的（问题解决不了）不过总体的功能跟效果还是达到要求。
3结论心得
通过此次的课程设计，我对电路的设计流程有了一定的了解，对仿真软件也有一定的认识。
总的来说，本次的课程设计进行的还算顺利，不过对于结果有点不怎么满意，就是持续亮5S的功能有点不完善，但总的结果还算达到了设计要求。
本次所用的芯片大部分都是基础的，不过有个别的不怎么了解，不过通过此次课程设计，我对这些未曾接触过的芯片都有一定的认识，对其功能也有一定的了解。
比如4066，4017。
这次的课程设计是我更加熟悉芯片的功能跟用法，让我更好的运用逻辑门，使我所学的知识得到巩固，并且这次的设计培养了我的独立思考的能力和操作的能力。
参考文献
1.《电子技术基础（数字部分）》，康华光主编，高等教育出版社；
2．电子发烧友网站：
3.XX；
4.中国期刊网；
5.《数字电路设计完全手册》，邓勇、周铎、邓斌编著，国防工业出版社；
6.《数字电路指南》，阮祁忠、蔡声镇编著，福建科学技术出版社。
附录一总原理图
图9总原理图
附录二元件清单
元件序号
型号
主要参数
数量
备注
U1
4017BP
5V
2
U2
4066BP
5V
1
模拟开关
U4A
74S32D
10
或门
U5A
74LS76N
1
JK触发器
U6A
7416N
1
反相器
X1-X27
2.5V
27
指示灯
555_virtualtimer
2
555多谐振荡器
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