【正文】 條件 直流可調(diào)穩(wěn)壓電源一臺(tái)、萬(wàn)用表一塊、面包板一塊、元器件若干、剪刀、鑷子等必備工具 技術(shù)要求 設(shè)計(jì)一種自動(dòng)循環(huán)調(diào)光燈電路，可以使燈在熄滅、微亮、較亮及最亮四種狀態(tài)中不斷地循環(huán)工作。 2 設(shè)計(jì)方案及其比較 模擬電路方案 方案一 1） 反相 加法運(yùn)算電路 [1] 原理圖如圖 1所示 （原理圖 都 由 proteus 軟件作出，導(dǎo)出圖片裁剪 所得） ： 圖 1 反相加法器 武漢理工大學(xué)《專業(yè)課程設(shè)計(jì)（一）》課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書 2 工作原理：該電路圖為反向加法電路，圖中 R4 和 R2 前分別為 Vi1， Vi2 輸入端， Vi1端輸入 +5V 電壓， Vi2 通過(guò)電位器從 +5V 分壓得到電壓信號(hào)；然后 倆輸入 運(yùn)放 LF353 構(gòu)成的電路時(shí)，進(jìn)行反相加運(yùn)算，又由于 R1=R2=R3=R4=1KΩ ,即可知 R1后加法運(yùn)算輸出： Vo= （ Vi1+Vi2）。 2） 減法運(yùn)算電路 原理圖如圖 4所示 ： 工作原理： 該電路采用差動(dòng)輸入方法，通過(guò)控制各電阻阻值的大小而組成二輸入減法器電路；如圖 4 中，倆電壓輸入方法和前面電路一致。所以用方案一實(shí)現(xiàn)所要求電路較為理想。此時(shí)放電管飽和導(dǎo)通， C1 上電荷經(jīng) R2 及變阻器放電。其基本功能是對(duì) CLk 端輸入的脈沖個(gè)數(shù)進(jìn)行十進(jìn)制計(jì)數(shù)，并按照輸入脈沖的個(gè)數(shù)順序?qū)⒚}沖分配在 Q0— Q9這是個(gè)輸出端，計(jì)滿十個(gè)數(shù)后計(jì)數(shù)器復(fù)零，同時(shí)輸出一個(gè)進(jìn)位脈沖。這樣，隨著脈沖不斷的輸入， Q0Q1Q2Q3 的狀態(tài)變化為 0000→ 1000→ 0100→ 0010→ 0001→ 0000，循環(huán)進(jìn)行。當(dāng)多諧振蕩器輸入脈沖給 CD4017 的 CLK 端時(shí)，計(jì)數(shù)器開(kāi)始計(jì)數(shù)，隨著脈沖的不斷輸入， Q0Q1Q2Q3 依次出現(xiàn)高電平，當(dāng) Q4 為高點(diǎn)平時(shí)，高圖 7 調(diào)光燈控制電路 武漢理工大學(xué)《專業(yè)課程設(shè)計(jì)（一）》課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書 7 點(diǎn)平輸入 MR 端，即對(duì)計(jì)數(shù)器強(qiáng)制清零， Q0Q1Q2Q3 回歸 0000 狀態(tài)。 3） 電路參數(shù)計(jì)算 NE555 的工作電壓為 ， CD4017 的工作電壓為 3V18V，本實(shí)驗(yàn)中全部元器件工作電壓統(tǒng)一使用 5V，各電路可正常工作。 A）與非門組成的多諧振蕩電路 原理圖如圖 9所示： 工作原理說(shuō)明：圖 9 所示為 74LS00 與非門及電容電阻元件組成的與非門多諧振蕩器，其工作時(shí)通過(guò) RC 電路的充放電使電路產(chǎn)生多諧振蕩，電路中的與非門被接成反相器的形式，其輸出為矩形脈沖波，振蕩器頻率可以通過(guò)選擇 R、 C 值來(lái)確定，啟動(dòng)開(kāi)關(guān) S 是用來(lái)控制多諧振蕩器的起振，當(dāng) S閉合，電路振蕩；反之電路停振。電路其它部分參數(shù)和方案一一致。 3 實(shí)現(xiàn)方案 模擬電路方案 電路器件說(shuō)明 1） LF353 集成運(yùn)算放大器 LF353 集成運(yùn)算放大器是一種成本低，工作速度快的雙輸入 JEET 放大器，還具有輸入偏置電流低，高輸入阻抗等特征，每個(gè) LF353 集成芯片封裝了兩個(gè)放大器。 如圖Ⅲ的反相加法運(yùn)算電路， R4和 R2 前分別為 Vi Vi2 輸入端， Vi1 端輸入 +5V 電壓， Vi2 通過(guò)電位器從 +5V 分壓得到電壓信號(hào)；然后倆輸入運(yùn)放 LF353 構(gòu)成的電路時(shí)，進(jìn)行反相加運(yùn)算，又由于 R1=R2=R3=R4=1KΩ ,即可知 R1后加法運(yùn)算輸出： Vo=（ Vi1+Vi2）。 數(shù)字電路方案 電路器件說(shuō)明 1） NE555 定時(shí)器 圖Ⅲ 反相加法器運(yùn)算電路 圖Ⅳ 減法器運(yùn)算電路 武漢理工大學(xué)《專業(yè)課程設(shè)計(jì)（一）》課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書 11 NE555 定時(shí)器電路是一塊介于模擬電路和數(shù)字電路的一種混合電路 , 由于這種特殊的地位，故 NE555 定器在報(bào)警電路、控制電路得到廣泛的應(yīng)用時(shí)。 從上面討論，可寫出如下表 2： 引腳 作用 引腳 作用 1 接地端（ GND） 5 電壓控制端（ VC ） 2 低電平觸發(fā)端（ TL） 6 閥值輸入端（ TH） 3 電路的輸出端（ Q） 7 放電端（ DIS） 4 復(fù)位端（ RD） 8 電源電壓端（ Vcc） 表 1 NE555 引腳名及作用 圖 c NE555 輸出波形 武漢理工大學(xué)《專業(yè)課程設(shè)計(jì)（一）》課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書 13 2） CD4017 CD4017 集成電路是一種十進(jìn)制計(jì)數(shù) /時(shí)序譯碼器，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)低廉，性能穩(wěn)定可靠，工藝成熟，使用方便。它是由十進(jìn)制計(jì)數(shù)器電路和時(shí)序譯碼電路兩部分組成。依次類推，由于第 9 個(gè) CP 脈沖作用后，Q1Q4=0， Q5=1， 所以當(dāng)?shù)? 10 個(gè)脈沖作用后，各觸發(fā)器均處于 “ 0” 態(tài)，返回到初始狀態(tài)“ 00000” ，這樣就完成了一個(gè)計(jì)數(shù)循環(huán)，從下一個(gè)脈沖開(kāi)始，又重復(fù)上述計(jì)數(shù)過(guò)程。在 R 端加高電平或是正脈沖時(shí)，計(jì)數(shù)器中各計(jì)數(shù)單元 F1F5 均被置零，計(jì)數(shù)器為 “ 00000” 狀態(tài)。 9013是一種NPN型小功率三極管，他是非常常見(jiàn)的晶體三極管，主要用于放大電路信號(hào)，應(yīng)用非常廣泛。當(dāng) Q4端出現(xiàn)高點(diǎn)平時(shí)，將使 CD4017強(qiáng)制清零復(fù)位，使 LED熄滅。 經(jīng)測(cè)試，在任務(wù)所提供的電阻中，能使該功能電路正常工作的電阻搭配為： R4=47KΩ，R5=20KΩ， R6=10KΩ。但還有 的微小誤差，當(dāng)然由于電路中在理論上要求相等的電阻在現(xiàn)實(shí)中不可能完全相等（通過(guò)用萬(wàn)用表測(cè)量可以發(fā)現(xiàn)），還有集成運(yùn)放的工作也不能完全和理想狀態(tài)下一致，所以該微小誤差的出現(xiàn)也算是正常的。 數(shù)字電路部分 1) 調(diào)試過(guò)程： 按實(shí)現(xiàn)方案原理圖在面包板上連接好該自動(dòng)循環(huán)調(diào)光燈電路，由于該電路的工作電壓較低，且工作電壓帶寬較大，顯然，在學(xué)生寢室沒(méi)有學(xué)校 實(shí)驗(yàn)室 提供的專用直流電源的情況下，我們可以使用四節(jié)干電池串聯(lián)起來(lái)，即可得 +6V 電源，并將之接入電路。 推測(cè) a： 問(wèn)題就出在 三極管和電阻構(gòu)成多燈光控制電路上。 根據(jù)推測(cè) b 和設(shè)計(jì)任務(wù)所提供的電阻 種 類， ① 進(jìn)行驗(yàn)證性改進(jìn)如下： R4=200KΩ，R5=20KΩ， R6=10KΩ，其他參數(shù)一致。② 根據(jù)①的驗(yàn)證性改進(jìn)基本可確定推測(cè) b 時(shí)對(duì)的，因此在驗(yàn)證性改進(jìn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行深入改進(jìn)如下： R4=47KΩ， R5=20KΩ， R6=10KΩ，其他參數(shù)一致。 2) 結(jié)論： 在設(shè)計(jì)任務(wù)所提 供的電子元器件中，選擇 R4=47KΩ， R5=20KΩ， R6=10KΩ，其他參數(shù)與原理圖一致情況下，此任務(wù)所設(shè)計(jì)的自動(dòng)循環(huán)調(diào)光燈能正常工作（即 LED 狀態(tài)循環(huán)：熄滅→微亮→較亮→最亮→熄滅）。 在電路布線過(guò)程中，所補(bǔ)的線應(yīng)該要盡量簡(jiǎn)潔有規(guī)律，通過(guò)后來(lái)的調(diào)試過(guò)程發(fā)現(xiàn)，如果布線太復(fù)雜，調(diào)試的難度就會(huì)大大增加。 寫論文時(shí)，我覺(jué)得我受益是非常大 的 ，畢竟在今后的學(xué)習(xí)工作中，論文肯定是要經(jīng)常接觸的。在解決問(wèn)題的過(guò)程中，我覺(jué)得我們最應(yīng)該具備的就是耐心，因?yàn)樵谡{(diào)試過(guò)程中你會(huì)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題總是永遠(yuǎn)存在的，你就需要不斷的去調(diào)試，去分析，再去調(diào)試。必須承認(rèn)的是，該試驗(yàn)很大地提高了我的綜合實(shí)驗(yàn)及設(shè)計(jì)的能