課程設(shè)計(jì)——圈式流水彩燈的設(shè)計(jì)-閱讀頁
2025-07-03 01:39本頁面
【正文】 最方便。唯一的一個(gè)小區(qū)表在于方案二的電路連線稍作改動(dòng)便可控制10個(gè)燈的圈式循環(huán)發(fā)光，而方案一和方案二最多只能實(shí)現(xiàn)控制8個(gè)燈的圈式循環(huán)發(fā)光。 方案可實(shí)現(xiàn)性比較從各個(gè)方案的可實(shí)現(xiàn)性來看：方案一的電路較簡(jiǎn)單可行，芯片便宜且常用；方案二的電路最為簡(jiǎn)單，不過4017芯片價(jià)格較高，且與555連用時(shí)易出現(xiàn)問題；方案三的電路較復(fù)雜，控制起來較麻煩。3. 實(shí)現(xiàn)方案 方案元件實(shí)現(xiàn)方案所用到的元器件如下表所示：表3 實(shí)現(xiàn)方案元器件列表元件類型型號(hào)及數(shù)量集成芯片NE555定時(shí)器74LS161計(jì)數(shù)器74LS138譯碼器1電阻滑動(dòng)變阻器100KΩ定值電阻100Ω1電容電解電容10uF1二極管紅色發(fā)光二極管8注：實(shí)現(xiàn)方案時(shí)，老師提供的電阻還有2個(gè) 27K的定值電阻，但實(shí)現(xiàn)方式并未用到，而是用自備的滑阻代替。圖16 實(shí)現(xiàn)方案電路原理圖實(shí)現(xiàn)方案的電路原理圖一共由4部分組成：NE555定時(shí)器組成的諧振模塊、74LS161組成的計(jì)時(shí)模塊、74LS138組成的譯碼模塊、8個(gè)發(fā)光二極管組成的發(fā)光電路。計(jì)數(shù)模塊的輸出作為譯碼模塊的輸入進(jìn)行譯碼，輸出的譯碼信號(hào)作用于發(fā)光電路，使二極管依次循環(huán)發(fā)光。接通電源的瞬間，電容壓降為0，即6腳的壓降為0，此時(shí)7腳不通，電容經(jīng)過Rx1和Rx2開始充電。當(dāng)放電至電容兩極板間的壓降為1/3Vcc時(shí)，即6腳的電壓為1/3Vcc時(shí)，7腳斷路，電容又經(jīng)過Rx1和Rx2開始充電，直至充到兩極板間壓降為2/3Vcc。所以，充電時(shí)間t1=C1RV1ln[(Vcc－1/3Vcc)/(Vcc－2/3Vcc)]= C1RV1ln2，放電時(shí)間t2= C1Rx2ln[(Vcc－1/3Vcc)/(Vcc－2/3Vcc)]= C1Rx2ln2，所以矩形脈沖的周期T=t1+t2= C1(RV1+Rx2)ln2。 計(jì)數(shù)模塊圖18 計(jì)數(shù)模塊電路原理圖如圖18所示，74LS161的10腳接高電平，在時(shí)鐘信號(hào)（諧振模塊的輸出：3腳）的作用下，每遇到一個(gè)上升沿便會(huì)計(jì)一次數(shù)。當(dāng)Q3為0時(shí)，Q0Q1Q2從000計(jì)數(shù)到111，之后Q3進(jìn)位為1，Q0Q1Q2依然從000計(jì)數(shù)到111，所以只輸出Q0、2，便能實(shí)現(xiàn)八進(jìn)制的功能。將5腳接低電平，6腳接高電平，3腳分別接計(jì)數(shù)模塊的輸出——Q0、2（1112腳）。由于輸出低有效，當(dāng)輸入為000時(shí)，Y0輸出0，其余端輸出1；當(dāng)輸入為001時(shí)，Y1輸出0，其余端輸出1；……當(dāng)輸入為111時(shí)，Y7輸出0，其余端輸出1。由于74LS138的輸出順序依次是111117腳，所以只要將發(fā)光二極管的D1~D8依次與其相連就可達(dá)到順序發(fā)光的目的。再接一電阻進(jìn)行保護(hù)即可。接上電源時(shí)，8個(gè)發(fā)光二極管依次循環(huán)發(fā)光（順時(shí)針），調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的阻值，二極管的發(fā)光周期便會(huì)改變。8個(gè)二極管呈圈式排布，接通電源時(shí)，以順時(shí)針方向依次發(fā)光。嚴(yán)格按照要求實(shí)現(xiàn)了方案。接上電源后，發(fā)光二極管按照順時(shí)針依次發(fā)光，并且循環(huán)。調(diào)試過程截圖如下圖所示：圖22 調(diào)試過程截圖 結(jié)論由調(diào)試時(shí)的現(xiàn)象“接上電源后，發(fā)光二極管按照順時(shí)針依次發(fā)光，并且循環(huán)。5. 心得體會(huì)自大學(xué)以來，這是第二次課程設(shè)計(jì)了，雖然有了第一次課設(shè)的經(jīng)驗(yàn)，而且設(shè)計(jì)的題目和原理都很簡(jiǎn)單，但設(shè)計(jì)和調(diào)試過程中還是遇到難題。所學(xué)的NE555芯片主要是用來組成諧振電路來輸出矩形脈沖的，而74LS161要實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)功能就必須要有時(shí)鐘脈沖。74LS161計(jì)數(shù)后的輸出經(jīng)過74LS138的譯碼后正好可以周期輸出低電平。再將二極管按照圈式排布，就能符合“圈式流水”的要求了。想到電工電子實(shí)習(xí)中做過流水燈音樂盒的設(shè)計(jì)和制作，其中包含了圈式流水燈電路。查閱資料后發(fā)現(xiàn)CD4017有計(jì)數(shù)并譯碼功能，那么將CD4017以反饋清零方式將其改成8進(jìn)制計(jì)數(shù)譯碼器，替代之前方案一的計(jì)數(shù)器和譯碼器，就能實(shí)現(xiàn)要求的功能了。接來下就是仿真了。由于原理和電路都很簡(jiǎn)單，本以為連線也會(huì)很簡(jiǎn)單，沒想到栽在了8個(gè)發(fā)光二極管上了。根據(jù)“圈式”的要求，二極管的排布形式被限定了，芯片的管腳又很多，導(dǎo)致了連線密密麻麻。看似很簡(jiǎn)單的方案，要實(shí)現(xiàn)起來還真不是那么簡(jiǎn)單。一次課設(shè)不僅回顧了學(xué)過的知識(shí)點(diǎn)，還體會(huì)到了很多自己不知道的不足之處。6. 參考文獻(xiàn)［1］伍時(shí)和，吳友宇，：清華大學(xué)出版社，［2］李桂安，葛年明，：東南大學(xué)出版社，［3］. 北京:機(jī)械工業(yè)出版社,［4］：清華大學(xué)出版社,2004
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