电子技术课程设计
—彩灯控制电路
专业班级:
学生学号:
学生姓名:
指导教师:
电气工程与自动化学院
目录
一、摘要 (3
二、数字部分(彩灯控制电路设计 (4
2.1 设计任务与要求 (4
2.2 电路原理及框图阐述 (4
2.3 总原理图及元器件清单 (5
2.4性能测试与分析 (7
三、模拟部分(稳压电源 (8
3.1 设计任务与要求 (8
3.2 硬件原理及单元电路分析 (8 3.3 总原理图及元器件清单 (9
3.4 软硬件调试 (10
3.5性能测试与分析 (12
四、课程设计心得体会 (13
五、参考文献 (14
摘要
本文从研究单元电路出发,结合要求设计出使用简单易行的彩灯电路,以理论联系实际为基础,突出电子设计的实用性。其中以NE555和CD4017为基础,用发光二级管来显示,做成不同的图案,以达到
绚丽的效果,它在晚会和灯光布置也可以收到很好的妙用。具有较广的实用价值。
关键词:NE555,CD4017,发光二级管
二、数字部分(彩灯控制电路设计
2.1 设计任务与要求
1. 设计一个电路,利用不同颜色的二极管实现彩灯功能
2. 电路接通电源后可以实现自动闪烁的功能
2.2 电路原理及框图阐述
电路主要有NE555和CD4017构成,另外需要用到不同颜色的发光二极管。
2.2.1 NE555主要构成时钟信号电路,其特点是:
1.只需简单的电阻器、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。
2.2.2 十进制计数/分频器CD4017,其内部由计数器及译码器两部分组成,由译码输出实现对脉冲信号的分配,整个输出时序就是O0、O1、O2、…、O9依次出现与时钟同步的高电平,宽度等于时钟周期。CD4017有10个输出端(O0~O9和1个进位输出端~O5-9。每输入10个计数脉冲,~O5-9就可得到1个进位正脉冲,该进位输出信号可作为下一级的时钟信号。
CD4017有3个输入(MR、CP0和~CP1,MR为清零端,当在MR 端上加高电平或正脉冲时其输出O0为高电平,其余输出端(O1~
O9均为低电平。CP0和~CPl是2个时钟输入端,若要用上升沿来计数,则信号由CP0端输入;若要用下降沿来计数,则信号由~CPl
端输入。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。
CD4027管脚图
2.3 总原理图及元器件清单2.
3.1该彩灯总的原理图如下:
2.3.2 元器件清单如下:
2.4 性能测试与分析2.4.1 实物图如下:
分析:由于各个二极管发光强度随电压的不同而有强弱之分,并且,每种二极管所需电压又不同,还有就是,由于焊接时的误差每一路的电阻又有所不同,导致有些二极管发光强度有些差别。
三、模电部分(稳压电源
3.1 设计任务与要求
1.输入220V交流,通过电路输出1.25V~10V左右的直流电
2.通过改变滑线变阻器的阻值来改变输出的直流电源幅值
3.稳压系数Sr<0.05;
3.2 硬件原理及单元电路分析
根据设计要求,采用图3-1所示的线性稳压直流电源方案。要求设计电源有降压、整流、滤波、稳压4个部分组成。
图3-1 直流稳压电源
第一部分:降压,输入220V,经过变压器输出9V。
第二部分:整流,通过二极管桥路使交流整流成半波。
第三部分:滤波,通过大小电容高通滤波、低通滤波。
第四部分:稳压,稳压管317稳压,在经过电容输出。
3.3 总原理图及元器件清单
1.总原理图:
图3-2 稳压电源仿真图即原理图
2.元件清单
3.4 软硬件调试
用Multisim软件仿真,如图3-2所示。在输入端加220V的交流电源,在桥路和输出两端用模拟示波器测器波形如图3-4所示,得到稳定的直流电压(红线。
图3-3
图 3-4 模拟示波器输出波形图 3-5 模拟万用表显示的最低输出电压 11
图 3-6 模拟万用表显示的最大输出电压 3.5 性能测试与分析图 3-7 为实物连接图，完成后用示波器调试输出波形，为一恒定的直线。由图 3-3 和图 3-4 比较可得，电压达到想要的值需要一个上升的过程。由图 3-5 和图 3-6 可得最低输出1.233v,最高输出 8.191v 图 3-7 实物连接图 1 12
四、课程设计心得体会这次课程设计在我们开来，处在一个非常时期，一方面有实验课，另一方面，我们又面临来之数电模电的考试，需要做好大量的准备工作，因此，刚开始我们就信心满满，但是又急切的去上网查质料。首先，我和同学确定了做彩灯的决定，然后开始模拟仿真。但是，原原本本那么连的线居然效果出不来。这使我们很苦恼。后来经过分析，我们认识到我们并没有搞懂查到资料连线图的原理。后来经过多次的模拟仿真，实现了应有的功能。然后，我们就开始往板子上焊接了，这种活，总是看起来，但是，真要做起来，去并不像想
象中的那么简单了。这说明理论和实践总是存在很大的差异的。由于是第一次焊板子，刚拿到电烙铁的时候，手总是忍不住的发抖。焊锡总是焊不到想要焊的地方。然后，经过多次焊接，自己也慢慢的领悟到焊接的一些知识，对自己是一个很大的提高，像这种都是在课本上所不能学到的，使我深刻的领悟到实践的重要性。通过这次课程设计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 13
够深刻，掌握得不够牢固。这些都使我了解到自己的不足，使我自己更加明白哪些方面是自己需要提高的，只有将学到的理论知识应用于实践，才能对自己所学的知识有一个更加深刻的了解。 1.4 参考文献 [1] 康华光.电子技术基础（模拟部分）第五版[J]. 高等教育出版社.2005,7(5. [2] 康华光.电子技术基础（数字部分）第五版[J]. 高等教育出版社.2005.7(5 [3]艾永乐.付子义.数字电子技术基础.中国电力出版社.2008 [4]艾永乐.付子义.模拟电子技术基础.中国电力出版社.2008 14