八路循环彩灯控制电路设计Word格式.docx
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也可用两非门与电阻与电容构成多谐振荡器加到计数器来完成。
框图如下：
两方案都可以完成实验要求，但用后者比较简单，由于555芯片成本过高，焊接交麻烦，所以为选择了后者。
2．设计原理：
八路彩灯电路是由一块十进制计数（分频器CD4017），它是电路控制的核心。
用六非门电路CD4069的两个非门构成多谐振荡器，向电路提供时钟脉冲，在多谐振荡器与计数器之间加个开关S,开关是个振荡启动开关，平时S闭合，多谐振荡器停止工作，即无时钟脉冲输入。
使用时，将开关S打开，多谐振荡器工作，可向外输出计数脉冲。
电路刚一接通瞬间，经电阻R.电容C微分电路形成的正尖脉冲加到芯片CD4017的Cr端，使芯片CD4017自动清零，此时只有Q0输出为高电平，其余的Q1~Q9为低电平。
此时把开关S打开，计数器开始计数。
当第一个时钟脉冲到来时，Q1端输出为高电平，使三级管VT1的导通，LED1被点亮；
当第二个时钟脉冲到来时，Q2输出为高电平VT2导通，LED2被点亮，以此类推，当第九个时钟到来时，VT8导通，将LED8点亮，LED1~LED7均熄灭。
当Q8输出高电平时，该高电平反馈到Cr端，使计数器清零，Q0输出为高电平，如此周而复始Q1~Q8依次出现高电平，LED1~LED8依次点亮，依次熄灭。
调节可变电阻可调节多谐振荡器的频率，从而控制彩灯循环的速度。
试验大致思路如下：
3．器件管脚分配图：
图1（4017管脚分配图）
CD4017是十进制计数器，它包含译码器。
计数器在时钟禁止输入为低电平时，在时钟脉冲上升沿进位。
在时钟禁止输入为高电平时，时钟被禁止。
复位输入为高电平时，时钟输入独立运行。
该芯片是一个十进制分配器，只要在其脉冲信号输入端接入脉冲信号，每来一个脉冲信号时，该芯片就会从Q0~~Q9~~Q0循环发出高电平，并且能够保持这个脉冲信号没有结束时，一直是高电平。
由此可知，该芯片能够运用于控制端或者是用于循环彩灯等等方面的应用。
引出端功能符号
CO：
进位脉冲输渊
CP：
时钟输入端
CR：
清除端
INH：
禁止端
Q0-Q9计数脉冲输出端
VDD：
正电源
VSS：
地
真值表
输入输出
CPINHCRQ0-Q9CO
×
×
HQ0
↑LL
H↓L
计数
计数脉冲
为Q0-Q4
时：
CO=H
L×
L
HL
↓×
↑L
保持
为Q5-Q9
CO=L
图2（4069管脚分配图）
CD4069又称为六反向器，广泛运用于各种电路设计中。
当Vcc=5~10V时，会存在一定的时间延时。
4.试验原理图
图3
5.设计方案与论证：
八路循环彩灯电路如上图，CD4069构成了多谐振荡器，可以产生CP脉冲，主要负责向CD4017提供时钟脉冲，J1为振动启动开关，J1打开多谐振荡器工作。
电路接通时，经R2和C4形成的正尖脉冲加到清零端，此时只有Q0为高电平，其余的都为低电平。
当第二个脉冲到来时，Q1为高电平，其余的为低电平。
以此类推，每次只有一个输出端为高电平，所对应的LED灯就会被点亮。
电路中接在LED灯旁的电阻起到保护作用，防止电流过大把灯烧掉，电阻阻值最好在1K左右，太大LED灯可能不会亮，太小的话可能起不到保护作用。
三极管起到来很好的导通作用。
输入电压Vcc应在5~12V,不能过大后太小,为三极管提供静态工作点。
6．理论计算：
F（频率）=1÷
（2.2×
R2×
C1）
可通过调节R2来改变频率，选C1=10uf,要使频率在1Hz左右可调节R2在10K左右。
元件清单：
器件
大小或型号
个数
备注
电阻R2
200K
1
可调
电阻R6~R13
10K
8
固定
电阻R14~R21
200欧姆
三极管
9013
电容
0.01u
2
瓷片电容
10u
电解电容
0.1u
LED灯
发光二极管
7.电路仿真
图4
图4为电路中的一部分，是用来产生时钟脉冲的多谐振荡器，它仿真图如下
图5
整个电路的仿真图如下；
图6
图6为电路点仿真的一个瞬间，在这一瞬间LED3亮，每次只有哦一盏灯亮，而且循环依次亮。
8.系统硬件测试
在电脑仿真成功后，把电路板焊接，焊接后要检查电路板是否有遗漏，用万用表检查是否有漏焊或虚焊等情况。
在确认电路焊接无误在试验室进行调试。
1．在接通电源前，把电路板放在一个绝缘块上，以防止电路出现短路。
2．Vcc端接到6V的直流电源，用万用表检查三级管师傅有稳定的静态工作点。
3．把开关J1短开，LED0~LED8依次循环亮，每次只有一个灯亮。
改变可变电阻的值可以调节循环周期。
但存在一定的时间延时。
硬件测试基本上满足了试验要求，但存在一定的时间延时，脉冲时间间隔不太一致。
9.误差分析
1.在电路板焊接上存在不足。
2.选取器件与理论值有一定的误差。
3.外界环境的影响也会使试验产生误差
10.设计体会
通过本次课程设计，基本上掌握了制作一个简单电子产品的基本过程，熟悉了对一些电子软件的使用，但使用熟练程度还有待提高。
在硬件制作与调试上得到了很大的提高，特别是在焊接电路与调试等方面上。
在设计过程中也初步掌握亮一些芯片的用途，特别是CD4017计数器，还有多谐振荡器。
但理论计算还做得不够，首先是多试验原理还没理解透。
电子产品的原理主要运用数字电路与模拟电路的知识比较多，多数电和模电基础学习比较重要。
本次课程设计让为加深对模电数电知识的理解，提高了动手能力和独自思考能力。
电子设计有关软件对产品设计起到了很大的作用，熟悉这些软件的使用至关重要。
11.参考文献
1.葛如明《电子线路试验与课程设计》
2.李银华《电子线路设计指导》
3.蔡明生《电子设计》
4.苏志平《数字电子技术基础》
5.黄继昌《数字集成电路运用集萃》
6.阎石《数字电子计数基础》
7.华成英《模拟电子计数基础》
8.王港元《电工电子实践指导》
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