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

学院： 专业： 班级： 11姓名： 学号： 指导老师：

2013—2014学年第一学期

机电与汽车工程学院 机械电子工程 级机电子3班

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/10 V（1个）和电容0.01μF/10V（1个）。

第三章

V=5V系统设计方案

3.1、NE555谐振荡器

R210kR1300kRVCC48U2QDC37C10.01uF5CV2GNDTRTH6C20.47uF1NE555 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

U11413CLKEQ0Q1Q2Q3Q4Q5Q6Q7Q8Q9CO3247101569111215MR4017 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，随着脉冲的输入CHF4017 10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

U32468111315171191A01A11A21A32A02A12A22A31OE2OE74HC2411Y01Y11Y21Y32Y02Y12Y22Y3181614129753 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：

V=5V R2 10k 8 QU2 R C C V 300k 5 CV C1 0.01uF D N 2 TR G R1 4 3 7 DC TH 6 NE555C2 1 0.47uF 32 4 7 10 1 5 6 9 11 15 12 MR CO 4017 1413Q0Q1Q2Q3Q4Q5Q6Q7Q8Q9 CLK E U1 1 19 246811131517U3 1G 2G 1A11A21A31A42A12A22A32A474HC2401Y11Y11Y31Y42Y12Y22Y32Y4 1816 14 12 9 7 5 3 R13 Q1 901410k R14 10k R8R6 R9 R5 R11 R10 R4 Q2 R7R12 470 470 470 470 470 470 470 470 IRFL9014470 470 R3 D9 D1 D3 LEDLED D2 LEDLEDD7 D10 D6 D8 LEDLEDD5 LED LED LED D4 LED

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

——TR 触发 1Vcc 31Vcc 31Vcc 3 TH 阈值 2>Vcc 32Vcc 3—R 复位 H DIS 放电端 导通 OUT 输出 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