多功能流水灯设计毕业设计Word文件下载.docx

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3、库房领取元器件，联接电路，完成电路调试；

（五天）

4、检查完毕后，撰写实验报告。

学生姓名：

曹海潮

指导时间：

2013年6月3日到2013年6月13日

指导地点：

综合楼509室

任务下达

2013年6月3日

任务完成

2013年6月13日

考核方式

1.评阅□　2.答辩□3.实际操作√4.其它□

指导教师

彭嵩

系（部）主任

康密军

注：

1、此表一组一表二份，课程设计小组组长一份；

任课教师授课时自带一份备查。

2、课程设计结束后与“课程设计小结”、“学生成绩单”一并交院教务存档。

摘要

这次设计的多功能流水灯是CC4510芯片,CD4013芯片，CC4028芯片NE555芯片的集成电路，是CC4510芯片,CD4013芯片，CC4028芯片和NE555芯片的综合运用。

该流水灯的功能是能够根据需要实现自动或手动控制彩灯的正逆流向。

本次设计的方案中利用555定时电路组成一个多写振荡器，发出脉冲，作为计数器的时钟脉冲源。

通过分频器改变时钟脉冲的频率，从而改变流速；

CC4510计数器和CC4013触发器进行计数和控制流向实现正逆向流水，配合二极管，进而形成相应的多功能流水灯电路。

在整个课题设计的准备和调试过程中，通过与同组人的共同努力，顺利地完成了课程的设计和制作。

准备工作主要是收集信息，通过互联网查找一些相关的资料，并向学长虚心学习一些经验。

调试过程中发现了一些问题，通过共同的分析研究得到的解决，此次的课程设计巩固了前阶段所学的理论知识，增强了动手时间能力。

在这次设计过程中，采用了模块设计，使得电路能更简洁，在排除障碍过程中也能很好的找到问题的根源。

根据原理图，领好元器件，排好版后，连接线路。

关键字：

多功能，流水，正逆

前言………………………………………………………………………………1

第一章设计要求及系统组成………………………………………………2

1.1要求设计………………………………………………………2

1.2系统组成………………………………………………………2

第二章系统设计方案选择…………………………………………………3

2.1方案一…………………………………………………………3

2.2方案二…………………………………………………………4

2.3方案三…………………………………………………………4

第三章设计方案及工作原理………………………………………………5

3.1时钟信号电路……………………………………………5

3.2计数译码电路……………………………………………7

3.3控制电路…………………………………………………8

3.4总体电路…………………………………………………9

第四章实验，调试及测试结果与分析…………………………………11

结论……………………………………………………………………………12

参考文献………………………………………………………………………13

附录一芯片管脚功能图…………………………………………………14

附录二元件清单…………………………………………………………18

附录三电路原理总图……………………………………………………19

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，稳定等特点得到普遍的应用。

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，如家居装饰灯、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各种图案的功能，主要考察了数字电路中一些编码译码、计数器原理，555定时器构成时基电路，给其他的电路提供时序脉冲，设计过程中需要了解相关芯片（NE555、CC4510）的具体功能，引脚图，真值表，认真布局，在连接过程中更要细致耐心。

现在在国内外，彩灯流水控制技术已经相当成熟。

但是这一点并不能否认我们对其进行数字逻辑课程设计。

因为其中对逻辑电路进行设计分析的思路仍然值得我们去学习和研究。

故本次的设计课题为设计一个彩灯流水控制电路，其主要部分实现定时功能，通过可逆计数器和译码器来实现正、逆流水功能，利用组合电路实现自控、手控、流向控制等功能。

主要使用555定时电路、CD4510、CD4013和CD4028来实现，通过调节电阻阻值可以使实验现象更明显。

通过这次课程设计，明白了一般的电子产品的设计及制作过程的复杂，加深了对所学知识的了解和掌握了许多芯片的使用方法。

第1章设计要求及系统组成

1．1设计要求

1、功能要求：

设计一个彩灯流水控制电路，其主要部分实现定时功能，即在预定的时间到来时，如何产生一个控制信号控制彩灯的流向、间歇等，可通过利用中规模集成电路中可逆计数器和译码器来实现正、逆流水功能，利用组合电路实现自控、手控、流向控制等功能。

2、工作原理：

555定时电路组成一个多谐振荡器，发出脉冲，作为计数器的时钟脉冲源。

通过滑动变阻器改变阻值从而改变时钟脉冲的频率；

使用CD4510加/减计数器和CD4013触发器加上一个非门进行计数和控制流向实现正逆向流水，CD4028译码器进行译码。

1．2系统组成

原理框图如图1-1所示：

图1-1等功能流水灯原理框图

第2章系统设计方案选择

设计方案

2.1方案一：

本方案是从网络上找到的一电路。

设计的多功能流水灯原理电路图如下图所示。

原理电路图由振荡电路、译码电路和光源电路三部分组成。

脉冲发生器是由NE555与R2、R3及C3组成的多谐振荡器组成，主要为灯光流动控制器提供流动控制的脉冲。

流动速度可通过电位器RP进行调节。

灯光流动控制器由一个十进制计数脉冲分配器CD4017和若干电阻组成。

CD4017的CP端受脉冲发生器输出脉冲的控制，其输出端（Q0~Q9）将输入脉冲按输入顺序依次分配。

输出控制的脉冲，其输出控制脉冲的速度由脉冲发生器输出的脉冲频率决定。

12个电阻与CD4017的10个输出端Q0~Q9相连，当Q0~Q9依次输出控制脉冲时6个发光二极管按照接通回路的顺序依次发光，形成流动发光状态，实现正逆向流水的功能。

电源电路采用电容降压，二极管整流和稳定管稳压的供电方式，直流工作电压由稳压管的稳压值决定。

本电路所采用的电源为5V。

系统电路如图2-1所示：

图2-1系统方案1电路

次方案基本实现了控制彩灯的流向，通过利用中规模集成电路中可逆

数器和译码器实现正、逆流水功能等，但未达到实现自控、手控等功能。

2.2方案二：

在设计电路时，选用的脉冲发生器是由NE555与R2、R3及C3组成的多谐振荡器组成。

主要是为灯光流动控制器提供流动控制的脉冲，灯光的流动速度可以通过电位器RP进行调节。

由于RP的阻值较大，所以有较大的速度调节范围。

系统电路如图2-2所示：

图2-2系统方案2电路

此方案不足之处是不能手控，和正，逆流水。

只是实现了基本功能。

2.3方案三：

本方案是在通过与同组人的共同研讨分析及挑选下得到的一电路。

本电路通过利用中规模集成电路中可逆计数器和译码器来实现正、逆流水功能，利用组合电路实现自控、手控、流向控制等功能，基本达到设计要求。

第三章设计方案及工作原理

3.1时钟信号电路：

定时器由一块时基集成电路NE555和C1、C2、R1、R2等组成（其中C1为延时充电电容，C2为抗干扰隔离电容，R1、R2为延时充电电阻，而R2又为放电电阻）。

通电后，因电容C1两端电压不能突变，2脚的电压为低电平，集成块NE555的内部触发器被置位，3脚输出高电平。

同时，由于电源经电阻R1和R2向C2充电，使6脚和2脚的电压不断提高，当电位上升到VCC的2/3时，集成块NE555的内部触发器被复位，3脚的输出电压翻转为低电平。

同时集成块NE555内部的放电管导通，即7脚通过内部的放电管和1脚相通，C2上储存的电荷就通过R2、7脚放电，使6脚和2脚的电压不断下降，当电位降低到VCC的1/3时，集成块NE555的内部触发器被置位。

同时集成块NE555内部的放电管截止，7脚被悬空，电源又通过R1、R2向C2充电，使6脚和2脚的电压不断提高……如此，周而复始，形成振荡。

输出端的高电平维持时间取决于电容C2的充电时间常数，输出端的低电平维持时间取决于电容C2的放电时间常数。

由于R2≥R1，故可以认为f放≈f充，目的是减小彩灯熄亮交替的时间间隔的差异。

如用作其他情况，需要调整R1、R2、C2的参数。

综上分析，3脚始终处于高电平和低电平的二进制变化状态，故此电路又称为无稳电路。

当555定时器组成自激多谐振荡器时，输出的矩形脉冲的周期为：

T=0.7*（R1+R2）*C。

高电平暂稳态的持续时间为：

T1=0.7*（R1+R2）；

低电平的暂稳态持续时间为：

T2=0.7R2*C。

占空比：

q%=R1/（R1+R2）

图3-1555组成的多谐振荡器

q%=R1/（R1+R2）。

本电路中，调节可变电阻R2便可改变振荡电路的频率，反映在CD4028输出端则是流动的速率。

图3-2555工作波形图

3.2计数译码电路：

由CC4510计数器和CC4028译码器组成，实现20个彩灯的正逆水、间歇流水功能。

图3-3流水计数译码电路

CD4510计数器:

1.具有BCD计数功能。

2.具有清除控制功能，故多了一只清除控制端R。

清除端R在使用上具有最高优先权，及当R=1，则Q不论其它输入为何，其输出QDQcQBQA必皆被清除为0，令R=0，正常计数。

其功能：

Ci：

进位输入端，当其为1，则clock输入都无效，只有在Ci=0时，clock的正缘触发才能使计数器计数。

Co：

进位输出端，平常输出都保持在1，只有在上数计数到9，或下数计数到0时才会变为0输出，以作为进位或借位之准备，直到下一个时序信号的正缘输入才转为1。

因此做计数器串联时，需将个位数Ci接地，而将其Co接到十位数计数的Ci中。

CD40284线－10线译码器：

CD4028是BCD－十进制或二进制－八进制译码器，它由4个缓冲输入端口、译码逻辑门和10个缓冲器组成。

加至四个输入端口A0～A3的一个BCD码在十个十进制译码器输出十个相应的顺序脉冲，输出为高电平有效。

同样，若A3＝0，加在输出口具有高驱动能力，以在高输出应用中增强直流和动态性能。

CD4028提供了16引线多层陶瓷双列直插（D）、熔封陶瓷双列直插（J）、塑料双列直插（P）和陶瓷片状载体（C）4种封装形式。

3.3控制电路：

由CC4510计数器和CC4013双D触发器组成，实现手控和自控功能。