【正文】 時(shí) DIS 端懸空。 圖 555 內(nèi)部結(jié)構(gòu) (1)基本 RS 觸發(fā)器 由兩個(gè)與非門組成， R 是專門設(shè)置的可以外部進(jìn)行置 0 的復(fù)位端，當(dāng) R =0 時(shí)，使Q =0、 Q =1。定時(shí)器輸出高電平，自動(dòng)切換電路使 K1,K2 處于圖示狀態(tài)，燈光產(chǎn)生的流水感自左向右．定時(shí)器輸出低電平 ,K1,K2 同時(shí)改變狀態(tài)，燈光產(chǎn)生的流水感變?yōu)樽杂蚁蜃?。振蕩器用于產(chǎn)生脈沖信號(hào)推動(dòng) 計(jì)數(shù)譯碼器工作。有模擬開(kāi)關(guān)控制燈光的亮暗，彩燈會(huì)根據(jù)預(yù)定的要求作流向、間歇性變化，彩燈與彩燈之間亮暗間隔一定時(shí)間，從第一個(gè)彩燈開(kāi)始直至最后一個(gè)，然后作重復(fù)性狀態(tài)。 基本要求設(shè)計(jì)方案 （ 1）設(shè)計(jì)一個(gè)彩燈控制電路，使其能夠產(chǎn)生一個(gè)控制信號(hào)控制彩燈實(shí)現(xiàn)燈光變換的功能。 課題研究方法 常見(jiàn)的流水燈控制系統(tǒng)中，是使用微機(jī)控制，設(shè)備復(fù)雜，成本較高；另外應(yīng)用單片機(jī)控制，雖然簡(jiǎn)單，但系統(tǒng)智能化及傳輸可靠性低，且對(duì)語(yǔ)言的編程能力要求較高，均不理想。很多中規(guī)模集成電路都具有通用性，它的應(yīng)用已不僅僅局限于其本身所具有的功能。如本文所設(shè)計(jì)的流水燈電路，就是利用中規(guī)模集成電路的功能擴(kuò)展，將移位寄存器構(gòu) 成移存型計(jì)數(shù)器，將其輸出端接到多個(gè) LED指示上。為了提高系統(tǒng)可靠性、實(shí)用性，從而研究了一種基于 模擬電子技術(shù)和數(shù)字電子技術(shù)的 循環(huán)控制系統(tǒng)。 （ 2）該彩燈控制電路，在完成基本變化的基礎(chǔ)上，可以實(shí)現(xiàn)彩燈的流向性，間歇性變化的要求，從而使彩燈更加豐富化。 （ 5）通過(guò)利用中規(guī)模集成電路中可逆計(jì)數(shù)器和譯碼器實(shí)現(xiàn)正、逆流水功能，與此同時(shí)，根據(jù)需要使彩燈作各種各樣的變化。計(jì)數(shù)譯碼器在推動(dòng)脈沖的作用下其 Q0—Q2 依次循環(huán)輸出高電平，開(kāi)關(guān)電路受計(jì)數(shù)譯碼器輸出的高低電平控制。 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 3 頁(yè) 2 流水燈控制電路組成 555定時(shí)器 555 定時(shí)器是一種應(yīng)用特別廣泛作用很大的集成電路，屬于小規(guī)模 集成電路，在很多電子產(chǎn)品中都有應(yīng)用。所以 可以把 555 電路等效成一個(gè)放大電開(kāi)關(guān)的 RS 觸發(fā)器。此外這個(gè)觸發(fā)器還有復(fù)位端 R ，控制電壓端 CV，電源端 VCC 和接地端 GND。其功能真值表如表 所示。比較器有兩個(gè)輸出端，分別標(biāo)有 +號(hào)和 號(hào)，如果用 U+和 U表示相應(yīng)輸入端上所加的電 壓，則當(dāng) U+U時(shí)，其輸出為高電平，當(dāng) U+U時(shí)，輸出低電平，兩個(gè)輸入端基本上不向外電路索取電流，即輸入電阻趨近于無(wú)窮大。 (4) 晶體管開(kāi)關(guān)和輸出緩沖器 晶體管 TD構(gòu)成開(kāi)關(guān)，其狀態(tài)受 Q 端控制，當(dāng) Q 為 0 時(shí) TD截止、為 1 時(shí) TD導(dǎo)通。 表 555基本功能表 THU (6) TRU (2) R (4) ou (3) DT 導(dǎo)通 / / 0 UOL 導(dǎo)通 2Vcc/3 Vcc/3 1 UOL 導(dǎo)通 2Vcc/3 Vcc/3 1 不變 不 變 / Vcc/3 1 UOH 截止 R =0 時(shí)， Q =1，輸出電壓 U0=UOL為低電平， TD飽和導(dǎo)通。 脈沖產(chǎn)生的整形電路 在數(shù)字電路中，基本工作信號(hào)是二進(jìn)制的數(shù)字信號(hào)或兩狀態(tài)的邏輯信號(hào)，二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)只有 0， 1 兩種數(shù)字符號(hào)，邏輯信號(hào) 0， 1 兩種取值都具有二值特點(diǎn)。因此，時(shí)鐘脈沖的特性直接關(guān)系到系統(tǒng)能否正常地工作。例如，多諧振蕩器就經(jīng)常用作產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)頻率信號(hào)和時(shí)間信號(hào)的脈沖發(fā)生器；施密特觸發(fā)器除用作整形外，還可以用于電平比較和脈沖鑒幅等；從延遲和定時(shí)角度看，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器本身就是很好的脈沖 延遲環(huán)節(jié)和定時(shí)單元。內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖 所示，由計(jì)數(shù)器及譯碼器兩部分組成，由譯碼 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 7 頁(yè) 輸出實(shí)現(xiàn)對(duì)脈沖信號(hào)的分配，整個(gè)輸出時(shí)序就是 00、 0 0 … 、 09 依次出現(xiàn)與時(shí)鐘同步的高電平，寬度等于時(shí)鐘周期。 圖 CD4017 引腳圖 CD4017 是 5 位 Johnson 計(jì)數(shù)器，具有 10 個(gè)譯碼輸出端， CP、 Cr、 EN、輸入端。 Johnson計(jì)數(shù)器，提供了快速操作、 2 輸入譯碼選通和無(wú)毛刺譯碼輸出。 CD4017 引腳功能 :芯片有 10 個(gè)譯碼輸出 Q0～ Q9。 每輸入 10 個(gè)時(shí)鐘脈沖 ,輸出一個(gè)進(jìn)位脈沖 ,因而進(jìn)位輸出信號(hào)可作為下一級(jí)計(jì)數(shù)器的時(shí)鐘信號(hào)。由此可見(jiàn)，當(dāng)CD4017 有連續(xù)脈沖輸入時(shí)，其對(duì)應(yīng)的輸出端依次變?yōu)楦唠娖綘顟B(tài)，故可直接用作順序脈沖發(fā)生器。 盡管 模擬開(kāi)關(guān)具有機(jī)械開(kāi)關(guān)不可取代的優(yōu)勢(shì)，然而它的應(yīng)用較機(jī)械開(kāi)關(guān)稍微復(fù)雜些，初次使用模擬開(kāi)關(guān)的工程人員往往會(huì)由于模擬開(kāi)關(guān)使用不當(dāng)，引起整個(gè)系統(tǒng)的故障，本文重點(diǎn)將模擬開(kāi)關(guān)結(jié)合實(shí)際設(shè)計(jì)應(yīng)用到流水燈的控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中 [4]。 （ a） (b) 圖 （ a）模擬開(kāi)關(guān)原理圖（ b）模擬開(kāi)關(guān)導(dǎo)通電 阻與輸入電壓關(guān)系 （ 2）模擬開(kāi)關(guān)輸入有嚴(yán)格的輸入信號(hào)范圍 由于模擬開(kāi)關(guān)是半導(dǎo)體器件，當(dāng)輸入信號(hào)過(guò)低 (低于零電勢(shì) )或者過(guò)高 (高于電源電壓 )時(shí)， MOSFET 處于反向偏置，當(dāng)電壓達(dá)到某一值時(shí) (超出限值 )，此時(shí)開(kāi)關(guān)無(wú)法 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 10 頁(yè) 正常工作，嚴(yán)重者甚至損壞。時(shí)間常數(shù) t=RC，充電時(shí)間取決于負(fù)載電阻 (R)和電容 (C)，一般持續(xù)幾十納秒。通常信號(hào)的頻率越高，信號(hào)泄漏的程度越嚴(yán)重 [5]。因此，它完全可以由數(shù)字I/O 直接驅(qū)動(dòng)，從而達(dá)到降低功耗、簡(jiǎn)化電路的目的。 CD4017 有 CL和 EN 兩個(gè)計(jì)數(shù)輸入端， CL端為脈沖上升沿觸發(fā)端，若計(jì)數(shù)脈沖從 CL端輸入，則 EN端應(yīng)接低電平； EN端為脈沖下降沿觸發(fā)端，若計(jì)數(shù)脈沖從 EN 端輸入， 則 CL端應(yīng)接高電平，否則禁止輸入計(jì)數(shù)脈沖。 TFC1 1uf / 63vC50. 1u f / 63vC60. 1u f / 63vC2100 0u f /25vC30. 1u f / 63vC40. 1u f / 63vD1 1 32V VGNDIN OUTU2w 780 91 32V VGNDIN OUTU1w 781 5D2R11kV1220V+ 15 V + 9V++V D1V D3V D2V D4 圖 電源部分 （ 2）電路中接到 220V 的市電網(wǎng)中經(jīng)變壓器變壓后為 18V 電壓再經(jīng)整流電路，濾波電路和穩(wěn)壓電路后得到設(shè)計(jì)電路所需的相應(yīng)直流電源。 （ 4）由四個(gè)二極管組成橋式整流電路見(jiàn)圖 31。橋式整流電路的波形圖見(jiàn)圖 . 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 13 頁(yè) U2 id 1 , id2 U0 id 3 , id4 Wt Wt Wt Wt л 2 лл л 2 ллллл3 л 4 л 0 0 л 2 л 3 л л 2 л 3 л 4 л 0 л 2 л 3 л 4 л 4 л 0 圖 橋式整流電路的波形圖