流水灯课程设计报告.docx

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流水灯课程设计报告

一.设计要求

二.设计思路

三.单元电路设计

四.所需设备与器件

五.整机电路

六.系统工作原理与分析

七.参考文献

八.心得体会

[内容摘要]

在日常生活中，我们经常看到各种各样的霓虹灯，其中当然包括本电路设计的智能流水灯，这种灯主要利用数字电子集成芯片，尤其是利用计数器，或非门组合芯片，触发器，本设计把CD4510可预置可逆计数器的数字信号传给CD4067十六选一芯片，而本设计只利用CD4067八个脚，实现八选一功能，使I0X（X取0到7的数）在内部把高电平传给I0comx，I0comx把高电平传给4001两输入或非门的U3B，I0X把高电平通过U3A传给U3B，利用I0comx，I0X的数字信号到达U3B的时间差，在CD4001的输出端产生上升延的时钟脉冲信号，CD4017B1十进制计数器接受与数字对应的高电平，0到9脚依次产生高电平，而0到9十个流水灯依次与CD4017B1的0到9脚连接，所以0到9十个流水灯从0到9依次点亮，依次熄灭，即正转，当9脚出现高电平即9灯点亮时，产生的上升延传给CD4510可预置可逆计数器，使之计数，实现下一轮的正转，当灯正转九圈之后，CD4510的Q4变为高电平，通过SR锁存器，利用其翻转功能，使CD4510由加法计数变为减法计数，CD4017B2开始工作，CD4017B2的0到9脚依次与9到0灯相连，所以通过CD4067，CD4001，CD4017B2的芯片的作用，使流水灯反转，反转九圈后，Q4再次变为高电平，传给RS的寄存器，CD4510再次进行加法计数，流水灯就这样正转九圈后再反转九圈，因为CD4067的八个脚从I00到I07连接依次减小的电阻，所以正转速度越来越快，反转速度越来越慢。

一.设计要求:

1十盏灯（LED）循环点亮

2正转/反转9圈

3速度：

正转渐快，反转渐慢

二.设计思路:

三.单元电路设计

1．实现翻转功能的RS触发器

RS触发器,当R.S端同时输入1,1信号时,Q,Q’同时变为0,0.接着当R,S端输入0,0时Q,Q’立即转变为1,1.由此实现翻转功能.

2．CD4001两输入或非门

CD4001是两输入或非门，即在一块集成块内含有四个相互独立的或非门，每个或非门有二个输入端，外接线共有14根，各引线的排列规律是：

使印有型号的一面朝上，将双列插脚向下，把带有凹槽标志的一边置于左方，从左下脚起逆时钟计数，依次是1，2，3……14，电路管脚排列图为：

2．CD4510BCD四位可预置可逆计数器

CD4510具有复位CR,置数控制LD,并行数据D0～D3,加减控制U/D,时钟CP和进位CI等输入.CR为高电平时,计数器清零.当LD为高电平时,D0～D3上的数据置入计数器中,CI控制计数器的计数操作,CI=0时,允许计数.此时,若U/D为高电平,在CP时钟上升沿计数器加1计数;反之,在CP时钟上升沿减1计数.除了四个Q输出外,还有一个进位/错位输出BOCO/

3．十六路模拟开关CD4067

CD4067的引脚功能见图。

CD4067相当于一个单刀十六掷开关，具体接通哪一通道，由输入地址码ABCD来决定。

其真值表见表：

D

C

B

A

INH

接通通道

0

0

0

0

0

“0”

0

0

0

1

0

“1”

0

0

1

0

0

“2”

0

0

1

1

0

“3”

0

1

0

0

0

“4”

0

1

0

1

0

“5”

0

1

1

0

0

“6”

0

1

1

1

0

“7”

1

0

0

0

0

“8”

1

0

0

1

0

“9”

1

0

1

0

0

“10”

1

0

1

1

0

“11”

1

1

0

0

0

“12”

1

1

0

1

0

“13”

1

1

1

0

0

“14”

1

1

1

1

0

“15”

1

均不接通

本设计中只用到了其中的八个引脚，所以只用到了输入的三位，即CBA三个输入端，所一输出也只有I00到I07八个脚。

4．十进制计数／分频器CD4017

CD4017是十进制计数器/脉冲分配器，可组成1～8通道循环工作的8循环逻辑控制器，并有实时清零功能。

当CD4017的某一输出端为高电平时，其余各端均为低电平，Q0～Q9所接的发光二极管就会随CD4017的计数过程不断向前跃进，形成流水状。

十进制计数／分频器CD4017，其内部由计数器及译码器两部分组成，由译码输出实现对脉冲信号的分配，整个输出时序就是O0、O1、O2、…、O9依次出现与时钟同步的高电平，宽度等于时钟周期。

CD4017有10个输出端（O0～O9）和1个进位输出端～O5-9。

每输入10个计数脉冲，～O5-9就可得到1个进位正脉冲，该进位输出信号可作为下一级的时钟信号。

CD4017有3个输（MR、CP0和~CP1），MR为清零端，当在MR端上加高电平或正脉冲时其输出O0为高电平，其余输出端（O1～O9）均为低电平。

CP0和～CPl是2个时钟输入端，若要用上升沿来计数，则信号由CP0端输入；若要用下降沿来计数，则信号由～CPl端输入。

设置2个时钟输入端，级联时比较方便，可驱动更多二极管发光。

由此可见，当CD4017有连续脉冲输入时，其对应的输出端依次变为高电平状态，故可直接用作顺序脉冲发生器。

四.所需设备与器件

1．U1：

CD4510四位BCD可预置数可逆计数器

2．U2：

CD4067十六选一模拟开关

3．U3：

CD4001两输入或非门

4．U4：

CD4017B十进制计数器两个，CD4017B1，CD4017B2

5．电阻：

R1：

3.3M，R2：

2.2M，R3：

1M,R4：

820K,R5：

680K,R6：

560K，

6．R7：

330K，R8：

330K,R9：

100K，R10：

100K，R11：

100K，R12：

10M

R13：

330欧，

7．二极管：

D10，

8．流水灯：

发光二极管D0~D9

9．电容：

C1：

0.01微法，C1：

0.01微法，C3：

0.1微法，C4：

0.22微法

10．开关：

K1

11．TTL非门一个

六系统工作原理与分析

电路一接通，+5V电源瞬间给C3充电，CD4510的RST复位进行高电平加法计数，Q4Q3Q2Q1输出0000。

Q3Q2Q1与CD4067的输入端CBA相连。

CD4067的输入端CBA接受信号000，I00与I0comx在内部导通，，I0comx把高电平传给U3B，CD4001输出低电平，I00把高电平通过电阻R1传给CD4001的U3A，U3A的输出接U3B的输入，CD4001又输出高电平，产生方波信号给CD4017B的时钟控制端。

在方波的上升延时，CD4017B1开始计数，第一个上升延到来时，CD4017B1的0输出端变为高电平，其它全为低电平，第二个上升延到来时，1输出端为高电平，0端同其它端全为低电平。

如此循环下去，到第十个上升延到来时，9输出端为高电平，其它端全为低电平。

彩灯按从0到9的顺序依次与CD4017B1的3，2，4，7，10，1，5，6，9，11脚（从0到9的数字输出端）相连，通过保护电阻R3接地，所以CD4017B1不断接受上升延时，0到9十个灯循环点亮。

并且在前一个灯熄灭之后，下一个灯就被点亮。

9输出端连接CD4510的时钟控制端，当9灯被点亮时，产生一个上升延的时钟信号给CD4510的时钟控制端，使之计数，从而使输出Q4Q3Q2Q1变为0001，CD4067，CD4001，CD4017B1同来0信号时一样工作，使彩灯循环点亮。

循环点亮八周之后，9输出端再给CD4510一个上升延，Q4Q3Q2Q1输出1000，使流水灯再从0到9顺次点亮，至此流水灯从0到9循环点亮了九次，因为CD4067是先I00与I0comx在内部导通，后I07与I0comx在内部导通，而R1~R8与I00~I07依次相连，R1~R8依次减小，所以正转周期越来越短，即速度越来越快。

同时Q4由低电平变为高电平，传给U3RS触发器，RS触发器翻转功能使得CD4510转变为减法计数，又D10导通，RST复位。

CD4510由加法计数进入减法计数，V/D端变为低电平，因为CD4017B1的VDD接CD4510的V/D端，CD4017B2通过非门接CD4510的V/D端，所以CD4017B2开始工作，而9~0灯依次与CD4017B2的0~9输出端相连，于是流水灯实现从9到0灯依次发光，即流水灯的反转。

工作原理同正转，不同的是，I09先I0comx在内部导通，最后才是I00与I0comx在内部导通，因为R1~R8依次减小，所以反转周期越来越长，即速度越来越慢，反转了九次之后，Q4Q3Q2Q1再次输出1000，通过U3RS触发器翻转功能，V/D端变为高电平，使得V/D由减法计数变为加法计数，CD4017B1再次工作，实现正转，正转九圈之后，CD4017B2工作反转九圈，如此一直循环下去。

七参考文献

《数字电子技术基础》　

（第五版）　清华大学电子学教研组编

阎石主编

八心得体会

经过一个星期的模拟电路课程设计,使我对模电有了更进一步的认识和了解,开始不知道从哪里下手,慢慢的锻炼着画电路图,分析电路,通过翻查课本、借助于其他资料进行设计，通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。

在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，同时在设计的过程中发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固，开始不知道从哪里下手,慢慢的锻炼着画电路图,分析电路,通过翻查课本、借助于其他资料进行设计，在实践过程中我发现了我的不足之处。

首先是对深层知识点的不了解，以前学的知识的含糊性，以至于出现了在设计之初不能很快的理清思路，经常会出现错误。

通过这次设计，使我在很多方面得到了锻炼，最主要的是对函数发生器的过程及时运用到模电元件原理及作用有了更深的了解。

我会在以后的学习当中不断加强自己的实践能力。

争取取得更大的进步。

这次课程设计终于顺利完成了，在设计中遇到了很多问题，最后在黄老师的辛勤指导下，终于游逆而解。

同时，在黄老师的身上我学得到很多实用的知识，在次我表示感谢！

同时，对给过我帮助的所有同学和各位指导老师再次表示忠心的感谢！