NE555+CD4017流水灯文档格式.docx

1、名：学号：指导教师：时间：摘要流水灯的设计要求在预定的时间到来时，会产生一个控制信号控制LED 灯的流向、间歇等， LED 灯流向可以随着电路的改变而改变，并具有 自控、手控、 流向控制功能等。主要参考数字电路中计数器的原理。 NE555 振荡器的作用等相关知识在设计的过程中需要了解相关芯片（ CD4017、NE555）的具体功能。 认真连接设计电路， 由于最后流水灯的流向十分的清 晰和稳定，所以所得的结果测试十分简洁并且很成功。经过资料的查阅，仔细思考，以及几种方案的比较，选定方案参考如 下：整个流水灯的电路由振荡电路、译码电路和光源电路组成，电路的组 成包括 2个电容、3个电阻器和 1个

2、CD4017计时器及 1个NE555定时器等 元器件构成。第 1 章 绪论 3第 2 章 设计方案 4第 3 章 电路设计 53.1 单元电路设计 53.2 总体电路设计 7第 4 章 软件设计 7第 5 章 电路调试与程序测试 8第 6 章 总结 9第 1 章 绪论当今的社会是一个新技术层出不穷的时代，科技迅速发展，在电子领 域的发展更是迅速，同时也在影响着我们的生活。随着人民生活水平的提 高，流水灯在现实生活中所起的作用越来越重要。例如：在人流拥挤繁忙 的交通路段，闪烁着的流水交通灯，提醒着我们要遵纪交通规则，在霓虹 闪烁的繁华大街上，闪烁的流水灯无不吸引过路人的眼球，甚至在一些大 型商场

3、大厦的自动门上都装有自动流水灯，告诉人们的时间和日期。通常 的流水灯是应用单片机设计的，而单片机的设计成本较高，对编程的要求 也比较高，由于我们学习了数字电路，所以采用了小型集成电路设计流水 灯。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

4、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） 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 2 章 设计方案一、实验原理NE555 是属于 555系列的计时 IC 的其中的一种型号， 555系列 IC 的 接脚功能及运用都是相容的，只是型号不同的因其价格不同其稳定度、省 电、可产生的振荡频率也不大相同；而 555 是一个用途很广且相当普遍的 计时 IC ，只需少数的电阻和电容，便可产生数位电路所需的各种不同频率 之脉波讯号。主要特点：1.只需简单

5、的电阻器、电容器，即可完成特定的振荡延时作用。其延时范 围极广，可由几微秒至几小时之久。2.它的操作电源范围极大，可与 TTL ，CMOS等逻辑电路配合，也就是它 的输出电平及输入触发电平，均能与这些系列逻辑电路的高、低电平匹配。3.其输出端的供给电流大，可直接推动多种自动控制的负载。4.它的计时精确度高、温度稳定度佳，且价格便宜。CHF4017具有 10 个译码输出端， 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

6、（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。设计框图基本原理设计框图如下图 （1）所示 :图（1）设计框图第 3 章 电路设计3.1 单元电路设计3.1.1 定时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）。通电后，因电容 C1两端电压不能突变， 2 脚的电压为 低电平，集成块 NE555 的内部触发器被置位， 3 脚输出高电平。同时，由 于电源经电阻 R1和R2向C2充电，使 6脚和 2

7、脚的电压不断提高， 当电位 上升到 VCC的2/3 时，集成块 NE555的内部触发器被复位， 3脚的输出电 压翻转为低电平。同时集成块 NE555 内部的放电管导通，即 7脚通过内部 的放电管和 1脚相通， C2上储存的电荷就通过 R2、7脚放电，使 6脚和 2 脚的电压不断下降， 当电位降低到 VCC的1/3 时，集成块 NE555的内部触 发器被置位。同时集成块 NE555 内部的放电管截止， 7 脚被悬空，电源又 通过 R1、R2向 C2充电，使 6脚和 2脚的电压不断提高如此，周而复 始，形成振 荡。输出端的高电平维持时间取决于电容 C2 的充电时间常数， 输出端的低电平维持时间取决

8、于电容 C2 的放电时间常数。由于 R2R1， 故可以认为 f 放 f 充，目的是减小彩灯熄亮交替的时间间隔的差异。如用 作其他情况，需要调整 R1、 R2、C2的参数。综上分析， 3 脚始终处于高电 平和低电平的二进制变化状态，故此电路又称为无稳电路。3.1.2脉冲分配器 4017及其简单应用其功能是： 当复位端 Cr 加上高电平和正脉冲时， 输出端 Q0 为高电平， 其余 9 个输出端 Q0Q9均为低电平。时钟输出端 CP对输入时钟脉冲的上 升沿计数， EN 则对时钟脉冲的下降沿计数。 Q0Q9 这 10个输出端的输出 状态分别与输入的时钟个数相对应。如从 0 开始计数，则输入到第 1 个

9、时 钟脉冲时， Q1 就变成高电平， 输入第 2个时钟脉冲时， Q2 变成高电平 直到输入第 10个时钟脉冲， Q0变为高电平。同时，进位端 C0就输出一个 进位脉冲，作为下一级计数的时钟信号。 Cr 为复位端，也为清零端。当 Cr 输入高电平时，电路复位，即输出端 Q0为高电平， Q1Q9 为低电平。如 此反复，只要集成块 NE555的 3脚送来的二进制信号不消失， CD4017将二 进制信号转换为十进制信号的计码工作就会反复进行下去。由此可见， 当 CD4017 有连续脉冲输入时， 其对应的输出端依次变为高 电平状态，故可直接用作顺序脉冲发生器。3.2 总体电路设计方案总体电路图及其工作原

10、理NE555时基电路组成振荡电路，电源 VCC 通过电阻 R2、RP1向电容 C1 充电，当充电到一定程度后，2、6 脚电压升高，当 2、6脚电压升高到 2/ 3VCC 后，3 脚输出为低电平， 7 脚对地呈低阻态，电容 C1 通过电位器和 7 脚对 地放电，当放电至使2、6脚电压低于 1/3VCC时， 3脚输出为高电平， 7 脚对地 呈高阻态， VCC通过 RP1又开始对电容 C1充电，周而复始。通过调节 RP1 的阻值，可以改变电容充放电的时间常数从而改变 3 脚输出脉冲的频率。 从 3 脚输出振荡脉冲作为 CD4017 工作的时钟脉冲，在时钟脉冲的作用下， CD4017十进制计数器开始计

11、数，从 10 个输出端依次输出高电平，不断循 环。10 只发光二极管被依次点亮 。第 4 章 软件设计有程序设计的，画出程序流程图。无程序设计的不写此项）第 5 章 电路调试与程序测试5.1 电路板的调试1） 检查电路设计的原理图即导线的链接， 并确定导线的链接与电路原 理图一致。2） 检查导线的链接，并检查导线是否断路，根据电路原理图，用数字 万用表打到合适的档位，测试各导线对应的按点是否导通。3） 检查试验仪器和器材是否完好，电源 5V 直流电压输出正常。发光二 极管全部可以正常发光，电阻和电容全部正常，电位器可以正常调节。芯 片 CD4017 和定位器 NE555 工作正常。当接通电源，

12、流水灯可以正常顺畅 的流动。5.2 可能问题的预处理1）若流水灯没有正常流动，首先检查电路板是否有虚焊或短路，检查 之后重新测试；若仍有问题，检查原件是否有错误焊接，并进行修正。2）若流水灯只有部分闪烁， 使用万用表检查没有闪烁 LED 灯管是否正 确安装或是毁坏，如果反接则重新连接如果毁坏则替换灯管，检查相关电 路连接部分的焊接以及所连接电阻是否存在问题。3）若只有一个灯光被点亮且不闪烁， 检查 NE555 相连电解电容是否反接 或毁坏，反接则调换引脚，毁坏则更换电容；若不是电容问题，考虑是否 为 NE555 的连接上存在问题或 NE555 本身出现问题， 若是连接上的问题进 行调整，若是元

13、件问题向老师索要新元件进行替换。4）若通电时电路板出现冒烟或元件爆裂， 及时切断电源连接， 检查电路板状 况，检查出现问题的原因看是否可以继续使用。第 6 章 总结通过这次课程设计让我学到了很多，焊接技术提高了不少，以及对电 表的的使用熟练了，使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论 知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中 得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思 考的能力。在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，这毕竟第一 次做的，难免会遇到过各种各样的问题，同时在设计的过程中发现了自己 的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固。这 次的课程设计同时表明，任何的实践活动，都不可能闭门造车，是必须去 吸取前人的实践经验，这就要求在课程设计的过程中，从网络上，从图书 馆，借寻相关资料书籍等，有力地指导课程设计。通过这次课程设计，我 拓宽了知识面，锻炼了能力，综合素质得到较大提高。附录附录 1：（如有 PCB 图请附 PCB 图） 附录 2：（如有实物请附实物图片）实物图如下：