五色彩灯设计

设计一个具有五个不同颜色灯交替发光的功能逻辑电路。 要求电路能使五个发光二极管交替发光。 指导教师签名： 2008年7月 6日 指导教师签名： 2008 年7月 日 验收盖章 2008年 月 日 （1）熟悉集成电路的引脚排列。 （2）掌握各芯片的逻辑功能及使用方法。 （3）了解EWB软件的基本使用方法。 （4）了解彩灯的组成及工作原理。 （5）熟悉彩灯的设计与制作。 （1）用555定时器设计多谐振荡电路。 （2）设计选择分配电路。 （3）设计彩灯的显示和控制电路。 3.1论证 五色彩灯的总体方框图如图1所示。 多谐振荡电路 选择分配电路 彩灯显示和控制电路 图1 五色彩灯的总体方框图 原理图如图2： 图2 五色彩灯的原理图 其工作原理为：接通电源后，多谐振荡电路产生一定的脉冲时钟，使CD4017的输出端依次产生高电平（当某一输出端为高电平时，其它输出端为低电平）， 即若Q0输出端为高电平，与它相连的三极管导通，发光二极管通过集电极和发 射极与地相连，形成回路，灯亮，其它灯不亮。CD4017使与Q0~Q4端的发光二极管依次点亮。 电路图如图3： VDD 5V VDD R13R11 1k?? U2A4.7k??1410 VCC11451RST1OUTR12 11DIS5.1k??921THR 61TRI 31CONC1 GND100nF7LM556CM 0 图3 多谐振荡器 信号脉冲由多谐振荡器产生，振荡频率F0=1.43/[(R11+R12)C1]，其输出信号经3脚和CD4017的CP0相连，作为信号脉冲。在仿真中也可以改变电阻和电 容的大小，以获得理想的脉冲。 先介绍CD4017的引脚排列和逻辑功能，它的引脚排列如图4： 图4 CD4017的管脚功能 CD4017的管脚功能：它是十进制计数器，应用极其广泛。图4是CD4017的管脚排列图，采用16DIP封装形式。CLK端在输入时钟脉冲的上升沿计数，时钟 使能端~~CPI为0时允许时钟输入，为1时禁止时钟脉冲输入。在输入时钟脉冲 的作用下，Q0—Q9的十个输入端依次为高电平。MR为复位端，当MR=1时，计数器清零，QO=1,其余QI—Q9均为0。~O5-9（12脚）为进位输出端，CD4017计满十个数后，该脚输出一个正的进位脉冲。 该芯片在本电路中的作用是：当CP0端来了一个脉冲，CD4017即在脉冲上升沿到来时，其第一个输出端输出高电平，其余均为低电平，驱动发光二极管发 光。 它的电路为 图2 CD4017后边的全部电路：它的工作原理如下：当某一输出 端为高电平时（其余都为低电平），高电平通过基极和发射极与地相连，导通， 从而使与该输出端相连的发光二极管在外接高电平的作用下，经过集电极和发射 极，正向导通，两个发光二极管亮，其它二极管的发光原理同上。 实验电路中使用器件较多，实验前必须合理安排个器件在实验装置上的位 置，使电路逻辑清除，接线较短。 实验时，将个单元电路逐个进行接线和调试，即分别测试，待单个单元电路 工作正常后，在将有关电路逐级连接起来进行测试，直到测试整个电路成功。 （1） 测试振荡器电路，调整R\C值观察其输出波形，调整到理想频率为止。 （2） 测试选择分配电路，输入一定的信号观察并其输出信号，是否符 合其逻辑关系。 （3） 按图2接线，每个芯片接上电源，观察灯的变化情况。 仿真结果如图5： VDD 50VQ1 R4LED1LED2R22N2102U1470??Q247??1435%CP0O01325%~CP1O14O2157MRO310O41R3O5LED3LED42N21025O66O7R5947??O811O95%Q3470??12~O5-95% 4017BP_10VR12N2219LED5LED6R847Ω Q4470ΩR6 47ΩLED7LED82N2219R9 R7470ΩQ547Ω LED9LED10R102N2219 470Ω 图 5 仿真结果 （1）EWB软件 （2）集成电路 CD4017—一片，555定时器—一片 （3）电阻 4.7K—一只，5.1K—一只，1K—一只， ,,, 47—5只，470—5只 ,, （4）电容 100nf—一只 （5）三极管 3DG12—5只 （6）二极管 红、黄、蓝、绿、橙色各2只 6.1设计体会 通过这次对五色彩灯的设计与制作，让我了解了设计电路的程序，也让我了 解了关于彩灯的基本原理与设计理念，要设计一个电路总要先用仿真软件仿真成 功之后才实际接线的。但是最后的成品却不一定与仿真时完全一样，因为，再实 际接线中有着各种各样的条件制约着。而且，在仿真中无法成功的电路接法，在 实际中因为芯片本身的特性而能够成功。所以，在设计时应考虑两者的差异，从 中找出最适合的设计方法。此外，本实验也可通过EWB软件来实现。通过这次学习，让我对各种电路都有了大概的了解，特别是某些常用芯片。我想，若要真正 的从这次设计中学到一点东西，就必须自己认真的思考和不断的练习。 6.2对设计的建议 我希望老师在我们动手制作之前应先告诉我们一些关于所做电路的、原 理，以及如何检测电路的方法，还有关于检测芯片的方法。这样会有助于我们更 好的完成设计。而且，我认为一个老师带的学生不能过多，那样不利于一对一的 指导，也会影响学生本身的积极性。 [1] 康华光. 电子技术基础. 北京：高等教育出版社，1999年 [2] 金唯香等编. 电子测试技术. 长沙：湖南大学出版社，2004年