數(shù)電課程設(shè)計(jì)-循環(huán)彩燈控制器

1、<p>　　課 程 設(shè) 計(jì)</p><p>　　課程名稱 電氣與信息工程系課程設(shè)計(jì) </p><p>　　課題名稱 循環(huán)彩燈控制器 </p><p>　　專 業(yè) 電氣工程及其自動(dòng)化 </p><p>　　班 級(jí) </p>

2、;<p>　　學(xué) 號(hào) </p><p>　　姓 名 </p><p>　　指導(dǎo)教師 </p><p>　　2011年 11月 17日</p><p>　　課 程 設(shè) 計(jì) 任 務(wù) 書</p

3、><p>　　1. 設(shè)計(jì)題目： 循環(huán)彩燈控制器</p><p>　　2. 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?</p><p>　　通過課程設(shè)計(jì)，使學(xué)生加鞏固和加深對(duì)電子電路基本知識(shí)的理解，學(xué)會(huì)查尋資料、方案設(shè)計(jì)、方案比較，以及單元電路設(shè)計(jì)計(jì)算等環(huán)節(jié)，進(jìn)一步提

4、高學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)的能力，提高分析解決實(shí)際問題的能力。鍛煉分析、解決電子電路問題的實(shí)際本領(lǐng)，通過此綜合訓(xùn)練,為以后畢業(yè)設(shè)計(jì)打下一定的基礎(chǔ)。</p><p><b>　　3.主要內(nèi)容：</b></p><p>　　(1)共有紅、綠、黃3色彩燈各9個(gè)，要求按一定順序和時(shí)間關(guān)系運(yùn)行。</p><p>　　(2)動(dòng)作要求：先紅燈，后綠燈，再黃燈，分

5、別按0.5S的速度跑動(dòng)一次，然后，全部紅燈亮5S，再黃燈，后綠燈，各一次。以此循環(huán)。</p><p>　　(3)對(duì)各組燈的控制，要求有驅(qū)動(dòng)電路。</p><p>　　(4)對(duì)跑動(dòng)電路，可以每3個(gè)一組，交叉安裝，分別點(diǎn)亮每一組，利用視覺暫停，達(dá)到跑動(dòng)的效果。</p><p>　　(5)系統(tǒng)要求仿真實(shí)驗(yàn)</p><p><b>　　4.

6、設(shè)計(jì)要求：</b></p><p>　　(1) 、設(shè)計(jì)出電路設(shè)計(jì)思路清晰，給出整體電路框圖和總電路圖；</p><p>　　(2)、焊接，調(diào)試好單片機(jī)開發(fā)電路板；</p><p>　　(3)、單元電路設(shè)計(jì)。給出具體設(shè)計(jì)思路和電路；</p><p>　　(4)、安裝、調(diào)試程序，系統(tǒng)；</p><p>　　(5

7、)、寫出實(shí)習(xí)報(bào)告；</p><p><b>　　5.進(jìn)度安排：</b></p><p>　　星期一：課題內(nèi)容介紹和查找資料；</p><p>　　星期二-三：總體電路設(shè)計(jì)和分電路設(shè)計(jì)，仿真電路；</p><p>　　星期四：安裝、調(diào)試電路，驗(yàn)收電路；</p><p>　　星期五：寫設(shè)計(jì)報(bào)告，打印相

8、關(guān)圖紙，答辯。</p><p>　　6.所需元件和原件結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　紅、黃、綠小燈泡各9個(gè)。兩個(gè)555多諧振蕩器。兩個(gè)4017芯片。4066BP芯片。74LS76芯片等</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　一．課程設(shè)計(jì)任務(wù)書</b></p&g

9、t;<p>　　1. 設(shè)計(jì)題目 ……………………………………………………… 1</p><p>　　2. 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?……………………………………………………… 1</p><p>　　3. 主要內(nèi)容 ……………………………………………………… 1</p><p>　　4. 設(shè)計(jì)要求 ……………………………………………………… 1</p&g

10、t;<p>　　5. 進(jìn)度安排 ……………………………………………………… 1</p><p>　　6. 所需元件和原件結(jié)構(gòu)圖 ……………………………………… 2</p><p>　　二． 循環(huán)彩燈設(shè)計(jì)概述</p><p>　　1. 設(shè)計(jì)思路 ……………………………………………………… 4</p><p>　　2. 單元電

11、路設(shè)計(jì)與參數(shù)計(jì)算 …………………………………… 4</p><p>　　3. 各單元的詳細(xì)原理、電路圖和仿真狀態(tài) …………………… 6</p><p>　　三．總原理圖及工作過程</p><p>　　1. 總原理圖 …………………………………………………… 11</p><p>　　2. 電路完整工作過程 …………………………………

12、……… 12</p><p>　　四． 安裝與調(diào)試 …………………………………………………… 13</p><p>　　五． 結(jié)論與心的 …………………………………………………… 13</p><p>　　六． 參考文獻(xiàn) ……………………………………………………… 14</p><p>　　七. 評(píng)分表 …………………………

13、……………………………… 15</p><p>　　二．循環(huán)彩燈設(shè)計(jì)概述 </p><p><b>　　1. 設(shè)計(jì)思路</b></p><p>　　因?yàn)橐瓜燃t燈，后綠燈，再黃燈，分別按0.5S的速度跑動(dòng)一次，然后，全部紅燈亮5S，再黃燈，后綠燈，各一次，以此循環(huán)。根據(jù)此要求電路總體上可以分為三部分：一部分電路為控制0.5s的跑動(dòng)。一部分

14、電路為控制5s的跑動(dòng)。一部分電路為實(shí)現(xiàn)這兩種跑動(dòng)的循環(huán)。因此可以選用一個(gè)周期為0.5秒的555多諧振蕩器和一個(gè)周期為5秒的555多諧振蕩器，用來控制跑動(dòng)的速度，再選兩個(gè)4017芯片，因?yàn)?017芯片在正常工作下，連續(xù)送入時(shí)鐘脈沖時(shí)，其十個(gè)輸出端會(huì)依次輸出高電平。這樣可以用一個(gè)4017芯片點(diǎn)亮0.5s的跑動(dòng)，用一個(gè)4017芯片來點(diǎn)亮5s的跑動(dòng)。選用一個(gè)JK觸發(fā)器和模擬開關(guān)4066芯片來實(shí)現(xiàn)循環(huán)功能，即用JK觸發(fā)器來控制4066芯片的開通和

15、關(guān)閉。</p><p>　　2 .單元電路設(shè)計(jì)與參數(shù)計(jì)算</p><p>　　在整個(gè)電路中，其主要的組成部分有：</p><p>　　將555多諧振蕩器和4017芯片組成的 3個(gè)一組0.5s依次跑動(dòng)的電路：</p><p>　　555多諧振蕩器和4017芯片組成的9個(gè)一組持續(xù)亮5s的電路：</p><p>　　4066

16、和74LS76組成的一個(gè)循環(huán)電路：</p><p>　　3．各單元的詳細(xì)原理、電路圖和仿真狀態(tài)</p><p>　　第一部分電路：實(shí)現(xiàn)3個(gè)一組紅燈，后黃燈，再綠燈，分別依次跑動(dòng)一次的電路，電路如下圖：</p><p>　　要控制任務(wù)中的9組燈，可用一個(gè)555多諧振蕩器和一個(gè)4017芯片，4017芯片有十個(gè)輸出端口，而每3個(gè)一組的燈都接一個(gè)4017的輸出端口。<

17、/p><p>　　要控制指燈不斷的跑動(dòng)，可將電路中的555多諧振蕩器的輸出端接4017的脈沖輸入控制，555多諧振蕩器不斷的產(chǎn)生脈沖送入4017芯片的脈沖輸入端，從而使4017芯片的輸出端依次為高電平。</p><p>　　第二部分電路：用來實(shí)現(xiàn)全部9個(gè)一組紅燈，再黃燈，后綠燈，各亮一次。</p><p><b>　　電路如下圖：</b></

18、p><p>　　要控制任務(wù)中的3組燈，要用到一個(gè)555多諧振蕩器和一個(gè)4017芯片，4017芯片有十個(gè)輸出端，而每9個(gè)一組的燈都接一個(gè)4017的輸出端（共接三個(gè)）。</p><p>　　要控制3組指燈持續(xù)亮5s依次跑動(dòng)循環(huán)，就要使電路中的555多諧振蕩器的輸出端接4017的脈沖輸入控制，555多諧振蕩器不斷的產(chǎn)生脈沖送入4017芯片的脈沖輸入端，從而使4017芯片的輸出端（01，02，03）依

19、次為高電平。</p><p>　　1：用來實(shí)現(xiàn)兩種的跑動(dòng)不斷循第三部分電路環(huán)。電路圖：</p><p>　　要電路實(shí)現(xiàn)交替循環(huán)工作，就要使第一部分的電路工作時(shí)第二部分電路就不工作。而第二部分電路工作時(shí)第一部分電路就不工作。所以該電路可用一個(gè)4066BP芯片和一個(gè)74LS76N芯片來現(xiàn)實(shí)。4066BP芯片為模擬開關(guān)芯片，它集成了四個(gè)模擬開關(guān)（在此用到兩個(gè)），每個(gè)模擬開關(guān)有2個(gè)端子，一個(gè)為控制

20、端，主要接高電平或低電平，其佘兩個(gè)端子為輸入輸出端。當(dāng)控制接高電平時(shí)，開關(guān)接通，控制端接低電平時(shí)開關(guān)斷開。74LS76N芯片為集成JK觸發(fā)器。在此電路中觸發(fā)器的J ，K 和清零端都接高電平。這樣每給觸發(fā)器一個(gè)觸發(fā)邊沿其輸出端就翻轉(zhuǎn)一次。Q端接4066BP的一個(gè)開關(guān)的控制端。Q非接4066BP的另一個(gè)開關(guān)的控制端。這樣可以使4066BP用到的兩個(gè)開關(guān)一個(gè)接通時(shí)而另一個(gè)就斷開。而觸發(fā)器的脈沖輸入端接第一部分電路中的4017的第十（09）輸出

21、端口和第二部分電路中的4017的03輸出端口的或門的結(jié)果。而4066模擬開關(guān)用到的兩個(gè)開關(guān)的輸入端接12V直流電源，其一個(gè)開關(guān)的輸出端接第一部分電路中的555多諧振蕩器電源端，別一個(gè)開關(guān)輸出端接第二部分電路中的555多諧振蕩器的電源端！這樣就實(shí)現(xiàn)了即可實(shí)現(xiàn)交替循環(huán)工作！</p><p>　　三．總原理圖及工作過程</p><p><b>　　1．總原理圖</b><

22、;/p><p>　　2電路完整工作過程 </p><p>　　電路運(yùn)行時(shí)第一部分的555多諧振蕩器首先工作不斷的給控制著3組燈的4017芯片送去脈沖，從而使4017的十個(gè)輸出端依次為輸出高電平。接到高電平的組燈就會(huì)發(fā)光。這樣就實(shí)現(xiàn)先紅燈，后黃燈，再綠燈，分別依次0.5s跑動(dòng)。當(dāng)最后的綠燈亮完后，即第一部分的單元電路中的4017的第十個(gè)輸出端輸出高電平時(shí)，這就給74LS76觸發(fā)器送去一個(gè)脈沖，于

23、是觸發(fā)器的Q端就翻轉(zhuǎn)輸出低電平使4066模擬開關(guān)的一個(gè)開關(guān)變?yōu)閿嚅_，從而使第一部分的電路處于不工作狀態(tài)。而觸發(fā)器的Q非端同時(shí)了輸出一個(gè)高電平使4066的另一個(gè)開關(guān)導(dǎo)通，這時(shí)第二部分的電路開始運(yùn)行。這樣就使全部紅燈，再黃燈，后綠燈，各亮一次。而當(dāng)綠燈全部亮完后，這時(shí)第二部分的4017的第四個(gè)輸出端輸出高電平，也給觸發(fā)器送去一個(gè)脈沖。于Q端和Q非端翻轉(zhuǎn)。這樣第二部分的4066的模擬開關(guān)斷開，控制第二部分的模擬開關(guān)斷開使第二部分的電路不工作，

24、而控制著第一部分的4066模擬開關(guān)導(dǎo)通，使第一部分的電路工作3個(gè)一組的組燈依次點(diǎn)亮、依次跑動(dòng)。如此實(shí)現(xiàn)了3個(gè)一組先紅燈，后黃燈，再綠燈0.5s依次跑動(dòng)，讓后再9個(gè)一組，先紅燈，后黃燈，再綠燈持續(xù)亮5s.如此循環(huán)下去。</p><p><b>　　四．安裝與調(diào)試 </b></p><p>　　1、按照電路圖進(jìn)行接線，按照單元電路設(shè)計(jì)中的方法連接好每一塊電路，然后把每一塊

25、接在一起。對(duì)每單元電路進(jìn)行調(diào)試，在對(duì)每部分電路進(jìn)行調(diào)試時(shí)仿真狀態(tài)跟設(shè)計(jì)和預(yù)想的一樣，沒什么大問題。</p><p>　　2、把各單元電路接在一起調(diào)試時(shí)，3個(gè)一組隔0.5s跑動(dòng)亮的正常，不過9個(gè)一組的持續(xù)5s的出現(xiàn)錯(cuò)誤，就是0.5s和5s的兩個(gè)功能電路都一起工作，達(dá)不到要設(shè)計(jì)的要求。</p><p>　　3、把0.5s跑動(dòng)單元電路中的4017芯片的第十個(gè)輸出端口和持續(xù)亮5s的單元電路中的40

26、17芯片的第四個(gè)輸出端口用一個(gè)或門連起來后就能正常工作了。不過，持續(xù)亮5s的功能中，亮黃跟綠燈時(shí)會(huì)有三個(gè)紅燈也一起亮的(問題解決不了)。不過總體的功能跟效果還是達(dá)到要求。</p><p><b>　　五. 結(jié)論與心得</b></p><p>　　在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中，我通過網(wǎng)絡(luò)查閱大量有關(guān)資料，向同學(xué)請(qǐng)教和自學(xué)等方式，使自己學(xué)到了不少知識(shí)，也經(jīng)歷了不少艱辛，但收獲同樣巨大

27、。剛開始甚至連如何控制電路使其按一定的時(shí)間跑動(dòng)都不知道，但是，通過在網(wǎng)上的查閱，我知道了只要選擇特定時(shí)間的555多諧振蕩器和4017芯片組成起來便可。本次所用的芯片大部分都是基礎(chǔ)的，不過有個(gè)別的不怎么了解，不過通過此次課程設(shè)計(jì)，我對(duì)這些未曾接觸過的芯片都有一定的認(rèn)識(shí)，對(duì)其功能也有一定的了解，比如4066，4017。這次的課程設(shè)計(jì)是我更加熟悉芯片的功能跟用法，讓我更好的運(yùn)用邏輯門，使我所學(xué)的知識(shí)得到鞏固。在整個(gè)設(shè)計(jì)中我懂得了許多東西，也培

28、養(yǎng)了我獨(dú)立工作的能力，樹立了對(duì)自己工作能力的信心，相信會(huì)對(duì)今后的學(xué)習(xí)工作生活有非常重要的影響。而且大大提高了動(dòng)手的能力，使我充分體會(huì)到了在創(chuàng)造過程中探索的艱難和成功時(shí)的喜悅。雖然這個(gè)設(shè)計(jì)做的也不太好，但是在設(shè)計(jì)過程中所學(xué)到的東西是這次設(shè)計(jì)的最大收獲和財(cái)富，使我終身受益。</p><p><b>　　六 參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　1.《電子技術(shù)基礎(chǔ)》 康華