簡(jiǎn)易調(diào)光燈 數(shù)電課程設(shè)計(jì)報(bào)告

1、<p>　　<<數(shù)字電子技術(shù)>></p><p><b>　　課程設(shè)計(jì)報(bào)告</b></p><p>　　題 目：_ 簡(jiǎn)易調(diào)光燈 _</p><p>　　專 業(yè)： 通信工程 </p><p>　　年 級(jí)： 2011

2、級(jí) </p><p>　　學(xué) 號(hào)： </p><p>　　學(xué)生姓名： </p><p>　　聯(lián)系電話： </p><p>　　指導(dǎo)老師： </p><p>　　完成

3、日期：2013年 05月15日</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　利用4017十進(jìn)制計(jì)數(shù)芯片、9013三極管、電阻、發(fā)光二極管等元器件制作簡(jiǎn)易的調(diào)光燈產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)光二極管進(jìn)行亮度的調(diào)節(jié)。經(jīng)測(cè)試，系統(tǒng)達(dá)到了有3個(gè)可調(diào)亮度檔位的要求。能夠有針對(duì)性的滿足客戶需求，即可以對(duì)燈的亮度進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而實(shí)現(xiàn)節(jié)約用電，低碳生活的目的。白熾燈和金鹵燈在調(diào)

4、光領(lǐng)域應(yīng)用得比較廣泛，但隨著節(jié)能減排的不斷推廣，LED可調(diào)光在攻克了調(diào)光技術(shù)障礙后，開始呈現(xiàn)發(fā)展趨勢(shì)。</p><p>　　關(guān)鍵詞：調(diào)光；LED；計(jì)數(shù)</p><p><b>　　ABSTRACT</b></p><p>　　Using 4017 decimal counting chip, 9013 triode, and create a

5、simple callback components such as resistors, light emitting diode light products, realize to adjust the brightness of the light emitting diode. After testing, the system achieved the gear has three adjustable brightness

6、. Can be targeted to meet customer demand, which can be adjusted to the brightness of the lamp, so as to realize save electricity, low carbon life. Incandescent lamp and metal halide lamp is more widely applied in the fi

7、</p><p>　　Key Words: light; LED; counting</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘 要I</b></p><p>　　ABSTRACTI</p><p>　　1 設(shè)計(jì)要求及方案選擇1<

8、;/p><p><b>　　1.1設(shè)計(jì)要求1</b></p><p><b>　　1.2方案選擇1</b></p><p>　　2 理論分析與設(shè)計(jì)2</p><p>　　2.1 調(diào)光燈電路的分析及設(shè)計(jì)2</p><p>　　2.2 調(diào)光燈電路的分析及設(shè)計(jì)3</p

9、><p><b>　　3　電路設(shè)計(jì)4</b></p><p>　　3.1 硬件電路的設(shè)計(jì)4</p><p>　　3.2 主要元器件介紹4</p><p><b>　　4 系統(tǒng)測(cè)試6</b></p><p>　　4.1調(diào)試所用的基本儀器清單6</p><

10、;p><b>　　4.2調(diào)試結(jié)果6</b></p><p>　　4.3測(cè)試結(jié)果分析7</p><p><b>　　5 總結(jié)7</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)9</b></p><p>　　1 設(shè)計(jì)要求及方案選擇</p><p>

11、;<b>　　1.1設(shè)計(jì)要求</b></p><p>　　要求設(shè)計(jì)一個(gè)小小調(diào)光，采用一個(gè)按鍵開關(guān)，可以控制小電珠的燈光亮暗，亮暗程度可分若干等級(jí)（最多為10個(gè)）</p><p><b>　　1.2方案選擇</b></p><p><b>　　方案1</b></p><p>　　

12、圖1-1 觸摸式4擋調(diào)光燈電路原理圖</p><p>　　該電路的核心器件是TT6061A觸摸調(diào)光專用集成電路，它采用CMOS工藝生產(chǎn)制造而成，封裝形式主要為標(biāo)準(zhǔn)DIP一8封裝。各引腳功能如下：1腳CK為同步信號(hào)輸人端；2腳FI為過(guò)602Hz/50Hz交流頻率輸人端；3腳VDD為電源正端；4腳TI為觸摸信號(hào)輸人端；5腳OSCI為振蕩輸入端；6腳OSLO為振蕩輸出端；7腳Vss為電源負(fù)端；8腳TGO為脈沖信號(hào)輸出端

13、，可直接驅(qū)動(dòng)晶閘管。</p><p>　　電源由VDl、VS、R1和C1組成，通電后在C1兩端可獲得9V左右的直流電壓供集成電路用電。50Hz的交流市電頻率經(jīng)R2從2腳輸人，4腳由VD2、VD3組成鉗位電路，保證輸人的觸摸電平幅度在電源電壓范圍內(nèi)。C5隔離安全電容，M為觸摸電極片。當(dāng)人手觸摸電極M時(shí)，人體感應(yīng)的交流雜波信號(hào)經(jīng)C5、R6送至IC的4腳，經(jīng)TT6061集成電路內(nèi)部電路處理后，8腳輸出觸發(fā)信號(hào)經(jīng)C4加至

14、晶閘管VS的門極，使VS導(dǎo)通，電燈EL點(diǎn)亮；第二次觸摸M時(shí)，可改變8腳輸出脈沖前沿到達(dá)時(shí)間，因而可使電燈亮度發(fā)生改變。反復(fù)觸摸電極片M，燈泡E亮度按“微亮～較亮～最亮～熄滅～微亮……”順序循環(huán)變化。</p><p><b>　　方案2</b></p><p>　　圖1-2 簡(jiǎn)易調(diào)光燈電路原理圖</p><p>　　用CD4017制作調(diào)光燈及電路

15、IC構(gòu)成脈沖上升沿觸發(fā)，Q0- Q9依次輸出“1”電平，按鈕SB接通時(shí)，IC相當(dāng)于輸入一正向脈沖，設(shè)此時(shí)輸出端Q4為“1”電平，（其余均為“0”電平），則通過(guò)VDS，R6向電容C2充電，通過(guò)單結(jié)管VT 觸發(fā)可控硅VS使燈泡發(fā)光，按動(dòng)SB，集成電路的Q0- Q9端可依次輸出“1”電平，通過(guò)相應(yīng)的電阻給C2充電觸發(fā)可控硅，使燈泡上得到不同的電壓而改變亮度。</p><p>　　經(jīng)過(guò)對(duì)比以上兩種方案，最終選擇方案二進(jìn)行

16、設(shè)計(jì)。</p><p>　　2 理論分析與設(shè)計(jì)</p><p>　　2.1 調(diào)光燈電路的分析及設(shè)計(jì)</p><p>　　調(diào)光燈主要采用了一塊十進(jìn)制計(jì)數(shù)、譯碼器集成電路CD4017，它的引腳功能見(jiàn)圖所示。該集成塊有3個(gè)輸入端：始終輸入端CP和EN、復(fù)位端Cr；有10個(gè)輸出端：Q0~Q9；還有一個(gè)進(jìn)位端C0。它的邏輯功能是：當(dāng)復(fù)位端Cr加上高電平和正脈沖時(shí)，出輸出端

17、Q0為高電平“1”外，其余輸出端即Q1～Q9均輸出低電平“0”。時(shí)鐘輸入端CP對(duì)輸入時(shí)鐘脈沖的上升沿計(jì)數(shù)，EN則對(duì)時(shí)鐘脈沖的下降沿計(jì)數(shù)；設(shè)置這兩個(gè)輸入端是為了級(jí)聯(lián)時(shí)更加方便。Q0~Q9 10個(gè)輸出端的輸出狀態(tài)分別與輸入的時(shí)鐘脈沖個(gè)數(shù)相對(duì)應(yīng)，例如，如果計(jì)數(shù)從0開始，則第1個(gè)時(shí)鐘脈沖時(shí)，Q1就變?yōu)楦唠娖剑惠斎氲?個(gè)時(shí)鐘脈沖時(shí)，Q2為高電平，……直至輸入第10個(gè)脈沖，Q0為高電平。同時(shí)進(jìn)位端C0就輸出1個(gè)進(jìn)位脈沖，作為下一級(jí)計(jì)數(shù)器的時(shí)鐘信號(hào)。

18、Cr為復(fù)位輸入端，也稱清零端。當(dāng)Cr輸入高電平時(shí)，電路復(fù)位，即輸出端Q0為高電平，Q1~ Q9為低電平。</p><p>　　2.2 調(diào)光燈電路的分析及設(shè)計(jì)</p><p>　　如圖1-2所示，R2和C2組成開機(jī)清零電路，在接通電源瞬間因電容C2充電，腳即復(fù)位端Cr獲得正向脈沖，電路清零復(fù)位，Q0輸出高電平（電路中Q0懸空不接，故圖中沒(méi)有畫出），其他輸出端Q1~ Q9均為低電平。本電路只用

19、了Q1~Q3 3個(gè)輸出端，用于調(diào)光；Q4用于復(fù)位。因Q1~ Q3均為輸出低電平，故三極管VT截止，燈H不亮。若按動(dòng)一次按鈕開關(guān)SB，腳即端輸入1個(gè)計(jì)數(shù)脈沖，電路開始計(jì)數(shù)，Q1變?yōu)楦唠娖?。此高電平?jīng)VD1和R3向三極管VT提供基極電流，經(jīng)VT放大后使燈H點(diǎn)亮發(fā)光。由于R3的阻值較大，注入VT的基流較小，所以驅(qū)動(dòng)燈H的集電極電流也較小，故H發(fā)弱光。若再按動(dòng)一次SB，端又輸入一個(gè)計(jì)數(shù)脈沖，Q1恢復(fù)低電平，Q2變?yōu)楦唠娖剑烁唠娖浇?jīng)VD2和R4

20、向VT提供基極電流，由于R4的阻值較小，注入基流較大，經(jīng)VT放大后電流也較大，故燈H發(fā)光亮度就較大。若再按動(dòng)一次SB，電路又計(jì)數(shù)一次，Q1、Q2為低電平，Q3變?yōu)楦唠娖?，此高電平?jīng)VD3和R5向VT注入基流，由于R5的阻值很小，所以燈H發(fā)強(qiáng)光。如再按動(dòng)一次SB，Q1~Q3為低電平，Q4變?yōu)楦唠娖?，此高電平?jīng)二極管VD4和電容C3加到復(fù)位端Cr，</p><p><b>　　3　電路設(shè)計(jì)</b>

21、;</p><p>　　3.1 硬件電路的設(shè)計(jì)</p><p>　　原理：該電路有信號(hào)輸入電路，脈沖形成電路,電極輸出高電平.若按動(dòng)一次按鈕開關(guān)SB，腳即端輸入1個(gè)計(jì)數(shù)脈沖，電路開始計(jì)數(shù)，Q1變?yōu)楦唠娖?。此高電平?jīng)VD1和R3向三極管VT提供基極電流，經(jīng)VT放大后使燈H點(diǎn)亮發(fā)光。</p><p>　　缺點(diǎn)：電路的計(jì)數(shù)脈沖形成部分比較復(fù)雜</p><

22、;p><b>　　元器件選擇</b></p><p>　　A用十進(jìn)制計(jì)數(shù)、譯碼器集成電路CD4017.VT用9013、3DG12、3DK4等硅NPN三極管，β>=100。VD1-VD4可使用IN4148型硅開關(guān)二極管。</p><p>　　R1-R5軍用RTX-1/8W型碳膜電阻器。C1-C3可用CT1型瓷介電容器。H為4.8V或6V直流電源。SB為小型按

23、鍵開關(guān)。</p><p>　　3.2 主要元器件介紹</p><p><b>　　9013三極管</b></p><p>　　圖3-1 9013</p><p>　　9013 結(jié)構(gòu)：NPN</p><p>　　集電極-發(fā)射極電壓 25V</p><p>　　集電極-基電

24、壓 45V</p><p>　　射極-基極電壓 5V</p><p><b>　　集電極電流0.5A</b></p><p>　　耗散功率 0.625W</p><p><b>　　結(jié)溫150℃</b></p><p>　　特怔頻率 最小 150MHZ

25、 </p><p>　　放大倍數(shù)：D64-91 E78-112 F96-135 G122-166 H144-220 I190-300 </p><p>　　IN4148型硅開關(guān)二極管</p><p>　　圖3-2 IN4148</p><p><b>　　高頻小信號(hào)&l

26、t;/b></p><p>　　電流：正常正向電流 If:150mA ；</p><p>　　最大正向電流 Imax:500mA；</p><p>　　最大重復(fù)峰值電流 Ifs:450mA</p><p>　　電壓：最大重復(fù)峰值電壓 Umax:100V；</p><p>　　最大連續(xù)反向電壓 Urrm:75V；

27、</p><p>　　最大正向電壓 Uf :1V</p><p>　　時(shí)間：反向恢復(fù)時(shí)間 trr :4ns </p><p>　　功率：最大功耗 Ptot:500mW</p><p>　　封裝：玻璃封裝:SOD-27（DO-35）</p><p>　　外徑：1.85m

28、m 外部長(zhǎng)度（高度）：4.25mm</p><p>　　結(jié)溫：最高結(jié)溫 Tj :200℃ 表面安裝器件：軸向引線</p><p>　　1N4148和1N5819的區(qū)別</p><p>　　高頻、低壓、大電流特性是1N5819二極管與普通二極管的不同點(diǎn)，它廣泛被應(yīng)用于開關(guān)電源、變頻器、驅(qū)動(dòng)器等電路，作高頻、低壓、大電流整流、續(xù)流、保護(hù)二極管使用。</p

29、><p><b>　　3、CD4017</b></p><p>　　CD4017是十進(jìn)制計(jì)數(shù)器/時(shí)序譯碼器，內(nèi)部有一個(gè)十進(jìn)制計(jì)數(shù)器和一個(gè)時(shí)序譯碼器，圖3-3是其引腳圖，CP為時(shí)鐘脈沖輸入，上升沿計(jì)數(shù)，為允許計(jì)數(shù)，低電平有效，計(jì)數(shù)時(shí)Q0～～Q9的十個(gè)輸出端依次為高電平，RD為異步清零端，RD=1時(shí)Q0=1。計(jì)數(shù)器的輸出Q0～Q4=1時(shí)進(jìn)位Co=1，Q5～Q9=1時(shí)Co=0。

30、</p><p>　　普通計(jì)數(shù)器作為分頻時(shí)，從計(jì)數(shù)器輸出引腳可以得到CP的2、4、8…分頻的信號(hào)，用N進(jìn)制計(jì)數(shù)器可以得到N分頻信號(hào)。依此原理用CD4017可以方便得到2～10分頻信號(hào)，將CD4017輸出端Q2～Q9分別與復(fù)位端相連，可以構(gòu)成2～9的分頻。如圖14-10所示構(gòu)成3分頻，當(dāng)高電平移到Q3時(shí)，計(jì)數(shù)器復(fù)位，重新計(jì)數(shù)，3分頻信號(hào)可以從Q0～Q2中一個(gè)輸出，不接反饋復(fù)位則可以得到10分頻。</p>

31、<p>　　圖3-3 CD4017引腳圖</p><p><b>　　4 系統(tǒng)測(cè)試</b></p><p>　　4.1調(diào)試所用的基本儀器清單</p><p>　　6V直流電源、數(shù)字萬(wàn)用表</p><p><b>　　4.2調(diào)試結(jié)果</b></p><p>　　首

32、先用萬(wàn)用表檢測(cè)電路各處是否正常，有無(wú)虛焊、漏焊，有無(wú)元件接錯(cuò)的問(wèn)題，然后接通6V直流電源，觀察電路板是否正常工作。觀察有沒(méi)有發(fā)熱的情況，確定電路板正常之后，再進(jìn)行電路的調(diào)試。</p><p>　　在調(diào)試過(guò)程中，出現(xiàn)了一個(gè)問(wèn)題，就是發(fā)現(xiàn)在接通電源后，按下按鈕，卻只有亮、較亮、滅三個(gè)檔位，少了一個(gè)檔位。但在仿真過(guò)程中，沒(méi)有出現(xiàn)這個(gè)問(wèn)題，一切都很正常。</p><p><b>　　4.

33、3測(cè)試結(jié)果分析</b></p><p>　　在調(diào)試過(guò)程中，先測(cè)試各單元電路，保證各部分電路能夠正常工作，檢查問(wèn)題時(shí)采取逐步縮小故障的范圍，最后定位，再對(duì)相應(yīng)的位置做檢查，解決問(wèn)題。在本次設(shè)計(jì)中，出現(xiàn)了一些問(wèn)題，在測(cè)試時(shí)觀察到燈的亮度檔位是有的，但是少了一個(gè)檔位，不能調(diào)到“較暗”這個(gè)檔位，待檢查電路原件擺放與焊接正常后，我們首先將10腳以及15腳之間連接了4148二極管，但是檔位沒(méi)有變化，而且還會(huì)使三極

34、管發(fā)熱；然后把二極管替換成103瓷片電容，出現(xiàn)了三個(gè)檔位，但是還是不能達(dá)到要求的效果。最后將問(wèn)題鎖定在4017芯片電路部分，試著在芯片上多接出一個(gè)檔位，也就是10腳，又把8腳懸空，然后由Q5即1腳引向復(fù)位端15腳，測(cè)試結(jié)果發(fā)現(xiàn)少了一個(gè)檔位，經(jīng)多方查閱資料，沒(méi)能夠找出原因。但在仿真軟件上仿真時(shí)，卻非常成功。</p><p><b>　　5 總結(jié)</b></p><p>

35、　　通過(guò)這次調(diào)光燈的課程設(shè)計(jì)，我不僅加深了對(duì)protel的理解，從開始的知識(shí)聽說(shuō)該課程的懵懂，到課程設(shè)計(jì)完成之后真正明白了該課程的實(shí)踐與應(yīng)用的聯(lián)系，更加加深了我對(duì)該課程的興趣。也了解到了protel的一些以前不知道的功能實(shí)現(xiàn)以及運(yùn)用，加強(qiáng)了理論與實(shí)際結(jié)合的興趣。我覺(jué)得做課程設(shè)計(jì)同時(shí)也是對(duì)課本知識(shí)的鞏固和加強(qiáng)，平時(shí)看課本時(shí)，有時(shí)問(wèn)題老是弄不懂，做完課程設(shè)計(jì)，那些問(wèn)題就迎刃而解了。而且還可以記住很多東西。比如一些芯片的功時(shí)看課本，這次看了，

36、下次就忘了，主要是因?yàn)闆](méi)有動(dòng)手實(shí)踐過(guò)吧！認(rèn)識(shí)來(lái)源于實(shí)踐，實(shí)踐是認(rèn)識(shí)的動(dòng)力和最終目的，實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)。故一個(gè)小小的課程設(shè)計(jì)，對(duì)我們的作用是如此之大。而且做課程設(shè)計(jì)的同時(shí)我覺(jué)得堅(jiān)持是很重要的，人難免設(shè)計(jì)會(huì)出現(xiàn)疏忽，然后做不出來(lái)就不想做了，這樣往往你就會(huì)覺(jué)得這個(gè)問(wèn)題很難，但是實(shí)際情況是你做出來(lái)之后你發(fā)現(xiàn)其實(shí)很簡(jiǎn)單，你只是有幾個(gè)點(diǎn)沒(méi)有搞懂，或者是你元器件沒(méi)有很熟悉照成的！</p><p>　　通過(guò)這次比較完整系

37、統(tǒng)設(shè)計(jì)，我擺脫了單純的理論知識(shí)學(xué)習(xí)狀態(tài)，鍛煉了我綜合運(yùn)用所學(xué)的專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)，加強(qiáng)了手工能力的鍛煉，增強(qiáng)了解決實(shí)際工程問(wèn)題的能力，同時(shí)也提高我查閱文獻(xiàn)資料及電腦制圖等其他專業(yè)能力水平，而且通過(guò)對(duì)整體的掌控，對(duì)局部的取舍，以及對(duì)細(xì)節(jié)的斟酌處理，都使我的能力得到了鍛煉，經(jīng)驗(yàn)得到了豐富。</p><p>　　但是在這次設(shè)計(jì)過(guò)程中也出現(xiàn)了一些問(wèn)題，比如電路板的焊接問(wèn)題，調(diào)試問(wèn)題等，不過(guò)通過(guò)組員之間的互相配合，充分利用各自的

38、優(yōu)勢(shì)，給予明確的分工，在一起想方設(shè)法去解決出現(xiàn)的各種問(wèn)題，最終保證了在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成了任務(wù)。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 余孟嘗.數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)簡(jiǎn)明教程[M].北京：高等教育出版社，2006.7 </p><p>　　[2] 江思敏、姚鵬翼.PADS電路原理圖和PCB設(shè)計(jì)[M].機(jī)械工業(yè)出版社

39、，2007.</p><p>　　[3] 陳大欽.電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)[M].北京：高等教育出版社，2000</p><p>　　[4] 陳有卿、葉桂娟.數(shù)字集成電路小制作[M].北京：人民郵電出版社，1996</p><p>　　[5] 蔡惟錚.集成電子技術(shù)[M] .北京：高等教育出版社，2004</p><p><b>　　附表1：