个一组共组循环彩灯设计方案 .docx

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1、精品名师归纳总结河南城建学院电子技术基础课程设计报告循环彩灯掌握器姓名：学号： 专业班级：可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结指导老师 ：所在院系 ： 电气与信息工程学院2021 年 6 月 19 日可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结摘要19 世纪兴起的数字电路以其先天的便利、稳固的优点在现代电子技术电路中占有越来越重要的位置。随着人们生活环境的不断改善和美化，在很多场合可以看到 彩色流水灯。 LED彩灯由于其丰富的灯光颜色，低廉的造价以及掌握简洁等特点而得到了广泛的应用，用彩灯来装饰街道和城市建筑物已经成为一种时尚。但目前市 场上各式样的 LED彩灯掌握器大多数用全

2、硬件电路实现，电路结构复杂、功能单一，这样一旦制作成品只能依据固定的模式闪亮，不能依据不同场合、不同时间段 的需要来调剂亮灯时间。因此，在原有的基础上改进，设计这款彩灯循环彩灯掌握 器，通过对 NE555集成时基电路和计数器译码安排器CD4017等集成块的合理组建，实现了对彩灯的循环掌握功能。动态霓虹灯应当聚而不散、不能为了追求“跳动”而给人凌乱的感觉，不管采纳何种颜色，何种图案，都应当有次序的渐变和跳动，给受众一种秩序感，主次感、并便于受众顺着有规律的节奏接着看其次次、第三次。在设计制作时，既要给人以变幻的吸引力，又要主次分明，没有颜色和图案紊乱的感觉。变换、闪耀、跳动式的霓虹灯为促进销售，

3、为营造欢快、多姿多彩的生活正越来越受到人们的重视与欢 迎。本文主要介绍了由 CD4017与 555 多谐振荡电路组成的循环彩灯掌握器，提出要求后，然后设计方案，依据方案设计电路，中间有具体分部分介绍电路，电路的原 理，制作方法以及由此产生的一些问题，和调试过程，并记录下仿真与实际的循环过程，最终得出自己的结论与心得。关键词： CD4017计数脉冲安排器555定时器可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结目录1. 概述31.1 市场调查分析31.2 意义32. 系统总体方案及硬件设计42.1 设计要求42.2 设计思路42.3 元器件介绍53. 各模块设计83.1 单元电路设计83.2

4、电路分析94. 软件仿真114.1 分别对各部分电路仿真114.2 电路的调试154.3 结果分析155. 课程设计体会16参考文献17附录一18附录二19可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结1概述循环彩灯掌握器的需求分析是产品设计及生产的首要前提，通过分析来明白该产品的市场需求。依据市场的需求来完善其功能，以满意市场需要。1.1 市场调查分析依据市场需求的调查显示，很多商业广告、公益广告、消遣场所等，大多采纳循环彩灯掌握器的形式。它们通过奇妙构思与创作，做到广告、彩灯等作品颜色明艳，富有创意，变化形式丰富，起着宣扬和美化环境的作用，营造文光明丽氛围， 总体来说彩灯掌握电路运用极其

5、广泛。1.2 意义在当今，科技快速进展，人们的生活水平提高了，在这基础上，消费普遍增长，为满意消费者的需求，供人们消费的的方快速扩长。彩灯的应用也成为其中不行或缺的一部分。依据需求，应用彩灯掌握原理来实现不同场所的氛围环境，充分突出其作用。循环彩灯在很多方面起着装饰、美化等多种成效。随着时代的进展和社会的进步，电子技术已经普及到我们的生活、工作和科研等各个领域。而在当今的各种文艺演出场所，如舞厅、剧院等，灯光掌握是一项重要的工作。那些五彩斑斓、变化不定的灯光能有效的烘托演出气氛，突出主题。循环彩灯的电路很多，循环方式更是五花八门，而且有特的的可编程彩灯集成电路。绝大多数的彩灯掌握电路都是用数字

6、电路来实现的。也随着技术的不断更新以及人们对其的追求，在彩灯掌握这一领域得到很大的进展，不同种类的、不同外形的、最新的等应运而生。促使彩灯掌握领域快速发 展，使其得到更广泛的应用。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结2系统方案及硬件设施2.1 设计要求（ 1）共有红、绿、黄3 颜色灯各 9 个，要求安肯定次序和时间关系运行（ 2）动作要求：先红灯，后绿灯，再黄灯，分别按0.5S的速度跑动一次，然后，全部红灯亮5S，再黄灯，后绿灯，各一次。以此循环。2.2 设计思路方案一：供应的元件主要有CD4017十进制计数脉冲安排器，NE555定时器实现方案框架图如下所示：3个 一 组 红 、黄

7、 ， 绿 灯 依 次9个 一 组 红 、黄，绿灯各连续循环电路图 2.2方案框架图该任务要求：先红灯，后绿灯，再黄灯，分别按0.5S的速度跑动一次，然后，全部红灯亮5S，再黄灯，后绿灯，各一次。以此循环。依据此要求电路总体上可以分为三部分：一部分电路为掌握 0.5s的跑动，一部分电路为掌握5s 的跑动，一部分电路为实现这两种跑动的循环。因此可以选用一个555 多谐振荡器（周期为0.5 秒，然后使用 4017 实现分频，使周期为5 秒）用来掌握跑动的速度，再选两个4017 芯片，由于 4017 芯片在正常工作下，连续送入时钟脉冲时，其十个输出端会依次输出高电平，这样可以用一个4017 芯片点亮

8、0.5s的跑动，用一个4017 芯片来点亮5s 的跑动。由于这两个周期恰好为10 倍关系，故5s 周期的 4017 的 Q0端口可以实现掌握 0.5s周期的 4017 的开通与关闭，选用一个9014NPN改装成非门从而来实现循环 功能，即用 9014 来掌握 4017 芯片的开通和关闭，最终加上复位电路即可实现试验目的。方案二：可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结 27 个彩灯分组，红灯每三个分为一组，绿灯每三个为一组，黄灯每三个为一组，共九组。需要一个 555 多谐振荡器，实现0.5s 的跑动频率。需要两个加法计数器和一个译码器，两个74161 运算器组成一个三十九进制的运算器，

9、 输入 0.5s 的脉冲源，计数器输出端接一个7442 译码器，译码器输出端接彩灯。计数器从0000 0000开头运算，0000 0000到 0000 1000分别掌握三种颜色的灯亮0.5s ， 0000 1001到 0001 0000掌握红灯亮5s，绿灯、黄灯同理，始终计数运算到00100101，清零循环。由于这个方案设计起来需要大量的门电路，而且连线特别多，所以最终挑选方案一。2.3 元器件介绍a. CD4017 真值表表一 CD4017真值表b.CD4017应 用1.用 一 个CD4017制 作 的 彩 灯 电 路 如 图1所 示 。图 2.3.1 CD4017 彩灯电路图c.555 定

10、时器的内部规律电路如下图所示：可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结Vcc 8R d4可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结RCO 5&QTH 6R可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结TR 2RD 7&1OUT 3 Q可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结图 2.3.2 555内部原理图上图中 TR为低触发端， TH 为高触发端， Rd为清零端， CO为掌握电压端， D 是放电端， OUT是输出端， Vcc 是电源端。d. 555 定时器的规律功能表 ：表 2 555规律功能表输入输出RDVI 1VI 2V OTD0 XX0导通可编辑资料 - - -

11、欢迎下载精品名师归纳总结1 2 V1 V0导通可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结3CC3 CC12 V1V不变不变可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结33121233CCVCC VCCCC1VCC13VCC31截止1截止可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结e. 555构成的多谐振荡器可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结图 2.3.3 （ a）555 构成的多谐振荡器电路图（b）电压波形图555 多谐振荡器的周期公式为T= R1+2R2Cln2555 多谐振荡器的输出接口接到 4017 的 CLK 端口，将脉冲输送给4017 。可编辑资料 - -

12、 - 欢迎下载精品名师归纳总结3各模块设计3.1 单元电路设计在整个电路中，其主要的组成部分有：555 定时器和 4017 芯片组成的 3 个一组 0.5s 依次跑动：图 3.1.1构成 0.5s跑动电路图 由于仿真时，设置的时间跟实际理论运算的不符合，故仿真时时间可能不是0.5sNE555定时器和 CD4017芯片组成的 9 个一组连续亮5s：图 3.1.2构成 5s 跑动电路图 由于仿真时，设置的时间跟实际理论运算的不符合，故仿真时时间可能不是5s NPN组成的一个循环电路：（原来是要用hc4060+CD4013（ D 触发器，用它做2 分频电路） +32768Hz 的晶振组成秒定时，产生

13、秒脉冲来做循环电路的，不过由于其中的芯片没接触过也比较复杂，所以就没用此方案，改为用 NPN组成的循环电路。）可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结3.2 设计过程中各个单元的具体原理、电路图第一部分电路 ： 实现 3 个一组红灯，后黄灯，再绿灯，分别依次跑动一次的电路，电路如下图：图 3.2.1三个一组红灯跑动电路图此电路主要用到一个555 多谐振荡器和一个4017 芯片， 4017 芯片有十个输出端口，而每3个一组的灯都接一个4017 的输出端口，这样可掌握任务中的9 组灯。电路中的 555 多谐振荡器的输出端接4017 的脉冲输入掌握，555 多谐振荡器不断的产生脉冲送入 40

14、17 芯片的脉冲输入端，从而使4017 芯片的输出端（ 01， 02， 03， 04，05， 06，07， 08， 09）依次为高电平，这样就掌握彩灯不断的跑动！其次部分电路 ：用来实现全部 9 个一组红灯，再黄灯，后绿灯，各亮一次。电路如下图：图 3.2.2九个一组红灯亮 5s 电路图可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结此电路主要用到一个 555 多谐振荡器和一个 4017 芯片， 4017 芯片有十个输出端，而每 9个一组的灯都接一个 4017 的输出端（共接三个），这样可掌握任务中的 3 组灯。电路中的 555 多谐振荡器的输出端接 4017 的脉冲输入掌握， 555 多谐振

15、荡器不断的产生脉冲送入 4017 芯片的脉冲输入端，从而使 4017 芯片的输出端（ 01， 02， 03）依次为高电平，这样就掌握 3 组指灯连续亮 5s 依次跑动循环！第三部分电路 ： 用来实现两种的跑动不断循环。此部分电路主要是用一个 NPN改装成的非门来实现交替循环工作！可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结4 软件仿真4.1 分别对各部分电路仿真第一部分电路：此电路用到一个555 多谐振荡器和一个4017 芯片， 4017 芯片有十个端口，而每三个一组的灯都接到一个4017 的输出端口，这样可以掌握9 组灯，实现三个一组红灯，后绿灯，再黄灯分别跑动一次的电路，电路仿真图如下

16、图：可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结X1X2X3X6X9X10X11X18X25可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结2.5 V2.5 V2.5 V2.5 V2.5 V2.5 V2.5 V2.5 VX4X14X21X7X16X23X12X19X262.5 V2.5 V2.5 V2.5 V2.5 V2.5 V2.5 V2.5 VX5X15X22X8X17X24X13X20X27VDD5V2.5 V2.5 V2.5 V2.5 V2.5 V2.5 V2.5 V2.5 VR45kU1555_TIMER_RATEDVCCRSTOUTU2CLK1 VDDCLK2DISRSTR1T

17、HR100R2 68kTRICONGNDQ0 Q1Q2 Q3Q4 Q5 Q6 Q7Q8 Q9VSS Q5-94017BP_5VC310nFC410nFR31002.5 V2.5 V2.5 V图 4.1.1三个一组红灯亮的电路仿真图可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结X1X2X3X6X9X10X11X18X25可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结2.5 V2.5 V2.5 V2.5 V2.5 V2.5 V2.5 V2.5 VX4X14X21X7X16X23X12X19X262.5 V2.5 V2.5 V2.5 V2.5 V2.5 V2.5 V2.5 VX5X15X22X8

18、X17X24X13X20X27VDD5V2.5 V2.5 V2.5 V2.5 V2.5 V2.5 V2.5 V2.5 VU1 555_TIMER_RATEDR45kVCCRSTOUTDISU2CLK1CLK2 RSTR1THR100R268k TRICONGNDVDD Q0 Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q7 Q8 Q9VSS Q5-94017BP_5VR3C310nFC410nF100图 4.1.2 三个一组绿灯亮的电路仿真图X1X2X3X6X9X10X11X18X252.5 V2.5 V2.5 V2.5 V2.5 V2.5 V2.5 V2.5 VX4X14X21X7X16X23X12

19、X19X262.5 V2.5 V2.5 V2.5 V2.5 V2.5 V2.5 V2.5 VX5X15X22X8X17X24X13X20X27VDD5V2.5 V2.5 V2.5 V2.5 V2.5 V2.5 V2.5 V2.5 VU1R4555_TIMER_RATED5kVCCRSTOUT DISU2CLK1CLK2 RSTTHRTRIR1100R2 68k CONGNDVDD Q0 Q1 Q2Q3 Q4 Q5 Q6Q7Q8 Q9VSS Q5-94017BP_5VR3C310nFC410nF1002.5 V2.5 V2.5 V2.5 V2.5 V2.5 V图 4.1.3 三个一组黄灯亮的电路

20、仿真图其次部分电路：此部分电路主要用到一个555 多谐振荡器和一个 4017 芯片， 401 有十个输出端口，而每九个一组的灯都接到一个4017 的输出端（共接三个），这样可以掌握三组灯用来实现全部9 个一组红灯，再绿灯，后黄灯，各亮一次，电路仿真图如下图：可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结X1X2X3X4X9X16X19X22X18可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结2.5 V2.5 V2.5 V2.5 V2.5 V2.5 V2.5 V2.5 V2.5 VX5X7X13X27X11X15X20X23X25VDD5V2.5 V2.5 V2.5 V2.5 V2.5 V2

21、.5 V2.5 V2.5 V2.5 VX6X10X14X8X12X17X21X24X26R35k2.5 V2.5 V2.5 V2.5 V2.5 V2.5 V2.5 V2.5 V2.5 V8U1VCC4RSTOUT37DISU2CLK1CLK2RST6THRR22R1 100TRI68k 5CONGNDVDD Q0Q1 Q2Q3 Q4 Q5 Q6 Q7 Q8 Q9VSS Q5-91LM555CM4017BP_5VC1C210nF10nF图 4.1.4 九个一组红灯亮的电路仿真图X1X2X3X4X9X16X19X22X182.5 V2.5 V2.5 V2.5 V2.5 V2.5 V2.5 V2.5

22、 V2.5 VX5X7X13X27X11X15X20X23X25VDD5V2.5 V2.5 V2.5 V2.5 V2.5 V2.5 V2.5 V2.5 V2.5 VX6X10X14X8X12X17X21X24X26R35k2.5 V2.5 V2.5 V2.5 V2.5 V2.5 V2.5 V2.5 V2.5 V8U1VCC4RSTOUT37DISU2CLK1CLK2 RST6THRR1 100R22TRI68k 5CONVDD Q0 Q1Q2 Q3Q4 Q5 Q6Q7 Q8GNDQ9VSS Q5-91LM555CM4017BP_5VC1C210nF10nF图 4.1.5 九个一组绿灯亮的电路仿

23、真图可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结2.5 V2.5 V2.5 V2.5 V2.5 V2.5 V2.5 V2.5 V2.5 VX5X7X13X27X11X15X20X23X25VDD5V2.5 V2.5 V2.5 V2.5 V2.5 V2.5 V2.5 V2.5 V2.5 VX6X10X14X8X12X17X21X24X26R35k2.5 V2.5 V2.5 V2.5 V2.5 V2.5 V2.5 V2.5 V2.5 V8U1VCC4RSTOUT37DISU2CLK1CLK2 RST6THRR1 100R22TRI68k 5CONGNDVDD Q0 Q1Q2 Q3Q4 Q5 Q

24、6Q7 Q8 Q9VSS Q5-91LM555CM4017BP_5VC1C210nF10nF图 4.1.6九个一组的黄灯亮的电路仿真图第三部分电路 ：用来实现两种的跑动不断循环：VDD5VR55k8U1R65k8U2VCC476476RSTOUT3DISTHRU4CLK1CLK2R2RST1002R368k 5R468k 2TRI5CONGNDVDD Q0 Q1 Q2Q3Q4 Q5 Q6 Q7 Q8 Q9VSS Q5-9VSS Q5-91LM555CM14017BP_5VLM555CM4017BP_5VC1C210nF10nFC3C410nF10nFX1X2X3X4X5X16X19X22X25

25、2.5 V2.5 V2.5 V2.5 V2.5 V2.5 V2.5 V2.5 V2.5 V U14AU6AU7AU8AU9AU10AU11AU13AU12A74AS32M74AS32M 74AS327M4AS32M 74AS327M4AS32M74AS32M 74AS32M74AS32MX6X10X14X8X12X17X20X23X262.5 V2.5 V2.5 V2.5 V2.5 V2.5 V2.5 V2.5 V2.5 VX7X11X15X9X13X18X21X24X272.5 V2.5 V2.5 V2.5 V2.5 V2.5 V2.5 V2.5 V2.5 VX1X2X3X4X9X16X19

26、X22X18可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结VCCU3RSTOUT3CLK1CLK2VDD Q0DISTHRRSTQ1 Q2 Q3TRIR1Q4 Q5CON100Q6 Q7GNDQ8 Q9图 4.1.7循环跑动电路九个红灯亮 5s 时仿真电路图可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结单个灯亮时1000000000100000000010000000001000000000100000000010000000001000000000100000000013 个灯亮时1001001000100100100010010014.2 电路的调试焊接完成后，电路并没有依据预期的设计

27、进行工作，然后进行调试，在调试过程中，找出了一下几个问题1:NPN 与 PNP的分别最初发觉第一部分电路并不工作，起15 脚始终为高电平，大致判定出是非门显现问题，然后更换电阻并无问题，认为三极管出问题，然后进行资料查询，发觉失误之处，应该使用 9014，却用了 9013 ，更换后发觉非门仍旧没有正常工作。2: 基极在电路板上短路然后检测电路方面的问题，发觉基极通过电阻后电压接近于0，推测出问题，然后验证出由于制作的失误导致电路板中NPN的基极和的线短路3: 芯片管脚短路与断路由于做完电路板后，并没有准时涂抹松香水，倒是氧化，从而倒是部分断路，在解决断路过程中，不当心导致部分短路，使用万用表测

28、出，逐一解决。4: 发光二极管烧坏当解决以上问题后，观看灯并没有依据设计的亮，总有几个不发光，然后取下测量， 发觉可能在调试过程中导致烧坏。4.3 结果分析当制作完成后，发觉发光二极管依据预期的方式发亮（虽然由于仪器误差导致时间周期并没有依据预期的抱负），先是依据次序发光，然后同色的发光。其中发光次序如表格3表格 3 循环彩灯亮时的真值表可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结5 课程设计体会这次电子课程设计是我们第一次做课程设计，所以对我们而言不仅特别有意义，而且也是个挑战。它不仅仅让我们综合那些理论只是来运用到设计和创新，仍让我们知道了一个团队凝结在一起时所能发挥出的庞大潜能！在这

29、次课程设计中，我感受最深的就是需要查阅大量资料。不仅有之前自己所学的课内学问，仍要查阅大量仍未学或者课外的学问。另外，我发觉，在学习过程中带着问题去学效率会高得多。发觉、提出、分析、解决问题和实践才能的提高都会受益于我以后的学习。在设计过程中，我发觉了自己的不足，我对以前所学过的知识懂得得不够深刻，把握得不够坚固。可以总结为以下的几点：1，对数字电路学问的巩固与提高 ， 这次课程设计主要是运用数字电路规律设计的一些相关学问， 在整个实习 过程中，都离不开对数字电路课程学问的再学习。2 ，学会了理论联系实际 。3，学会了如何运用电路板、芯片、导线等组装各种功能的电路。4 ，和同学的相互协作共同进

30、步， 在实习中常常会遇到一些自己可能临时无法想明白的问题，请教同学或老 师是很好的做法，节约时间也会从别人上上学到更多。通过这次设计，我懂得了学习的重要性，明白到理论学问与实践相结合的重要。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结参考文献1. ，康华光 . 电子技术基础（数字部分）. 高等训练出版社 .2021.01 。2. ，邓勇、周铎、邓斌 . 数字电路设计完全手册. 国防工业出版社 .2004.06 。3. ，阮祁忠、蔡声镇. 数字电路指南. 福建科学技术出版社 .2004.01 。4电子发烧友网站： 5. 电子爱好者： http:/www.dia可编辑资料 - - - 欢迎下载

31、精品名师归纳总结型号主要参数数量备注CD4017555 定时器二极管发光二极管磁片电容电解电容电阻三极管5V5V DIODE 2.V103,10410u 68k,1k,10k90143119104,1251红，绿，蓝附录一 元件清单可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结附录二 原理设计图2.5 VX92.5 VX82.5 VX42.5 VX132.5 VX122.5 VX5LM555CM R1X7X6X12.5 V2.5 VC1 10nFR368k5265k R52.5 V74X11X10X2C2 10nFCONTRITHR DIS RST2.5 VX152.5 VX142.5 VX

32、31GNDVCC 8OUT3U11002.5 VX182.5 VX172.5 VX16VSSRST CLK1CLK2 U32.5 V4017BQQ5P-99Q_85Q7VQ6Q5Q4Q3Q2Q1Q0VDDX212.5 VX202.5 VX192.5 VX242.5 VX232.5 VX225V2.5 VX272.5 VX262.5 VX252.5 V2.5 V2.5 VU14A 74AS32MU6AR468k5k R674AS32MU7AC3 10nF5267474AUS83A2M74AS32M U9AC4 10nFCONTRI THR DIS RST1GNDVCC8OUT3U274AS32M U10A74AS32M U11A74AS32MU13A 74AS32MLM555CMR2100VSSRST CLK1CLK2 U44017BQQ5P-99Q_85Q7VQ6Q5Q4Q3Q2Q1Q0VDDVDDU12A 74AS32M可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结成果评定 一、评语（依据同学答辩情形及其论文质量综合评定）。二、成果指导老师签字：年月日可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载