流水灯毕业设计论文报告.doc
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-CD4017流水灯电路设计 摘要：随着LED技术的不断开展以及LED在低功耗、长寿命、环保等方面的优势，LED应用领域逐渐增多同时，许多国家在看到LED巨大的市场潜力后，纷纷出台各项鼓励措施大力推动LED在各领域中的应用目前，LED的应用已经从最初的指示灯应用转向更具开展潜力的显示屏，景观照明、背光源、汽车车灯、交通灯、照明等领域，LED应用正呈现出多样化开展趋势本次毕业设计就是用小功率LED作为发光体替代实验室中价格昂贵的钠光灯或白炽灯并利用555定时器、可变电阻普通电阻、电解电容以及普通电容构成可调驱动电路，驱动CD4017计数器构成的译码电路，使LED依次循环发光，从而组成循环流水灯关键词： CD4017 555定时器 LED目录设计任务和要求31.引言42.总体设计方案选择与说明52.1 方案选择52.2 电路工作原理：53.单元硬件设计说明53.1 555定时器63.2 自激多谐振荡器103.3 十进制计数／分频器CD4017113.3.1 CD4017容说明：113.3.2 CD4017十进制计数器部电路图：123.3.3 CD4017时序波形图：133.3.4 CD4017引脚图如下：143.3.5 CD4017引脚功能：143.4 发光二极管〔LED〕15 3.4.1 LED 特点 ...............................................133.4.2 LED光源的特点163.5 元件明细表174.软件说明184.1 Protel99简介184.2 Proteus简介195.安装调试方法195.1 安装方法195.2 调试方法206.总结207.致218.参考文献22附录一23附录二24附录三25附录四26设计任务和要求设计任务:以CD4017计数器为根底设计一灯组流动速度和亮度均可调的循环流水灯。
要求：（1） 独立完成设计任务，通过课程设计，锻炼自己综合运用所学知识的能力，并初步掌握电子技术设计的方法和步骤2） 熟悉电子线路Protel99软件及电子线路仿真Proteus软件的使用方法3） 学会查阅资料和手册，学会选用各种电子元器件4） 掌握安装电子线路的根本技能和调试方法5） 设计时尽量使用廉价环保元件6） 设计产品必须是灯组流动速度和亮度均可调的1.引言随着电子科学技术的飞跃开展以及生活水平的提高，娱乐场所越来越多，如酒吧、舞厅、KTV等我们在这些地方看到的循环彩灯就是最原始的循环流水灯演变而来的，而这些灯几乎用的都是低功耗、长寿命、环保等特征的LED在新兴应用市场不断出现的带动下，近些年LED市场规模快速提升2005年中国LED的产量已经到达262.1亿只，市场规模更是突破百亿元大关到达114.9亿元 LED的应用领域已经从最初简单的电器指示灯、LED显示屏开展到LCD背光源、景观照明、室装饰灯等其他领域而由于LED具有的长寿命、无污染、低功耗的特性，未来LED还将逐步替代荧光灯、白炽灯成为下一代绿色照明光源为此，美国、国、欧盟、中国都制定了适合各国国情的半导体照明方案，大力推进LED灯进入普通照明灯具市场。
室照明将是LED最具市场规模和开展潜力的应用从数量上看，凭借着国强大的制造能力，指示灯依旧是LED的使用大户，其用量占据LED市场消耗量的半壁江山但由于指示灯多为普通亮度LED，经过多年的开展产量很大早已形成买方市场，供过于求的市场现状导致价格持续下跌，严重影响了指示灯领域的LED市场规模增长LED指示灯市场规模只保持了一位数增长，但是随着价格的进一步滑落，LED指示灯市场规模很难在维持正增长，预计从2006年起，该市场将呈现出负增长对于进入通用照明市场而言，功率白光LED除面临着诸如发光效率低、散热不好、本钱过高等问题外，还将面临到光学、机构与电控等的整合以及LED照明产品通用标准的制定解决上述问题需要很长的一段时间，赛迪参谋预计LED在2010年前还不能进入通用照明市场由于酒店、商务会馆、高档商用写字楼等商用场所相对于价格的敏感度低同时这些高档场所更注重于彰显品味与尊贵的地位，对于新兴产品抱有更大的兴趣度这些都降低了LED照明进入的门槛赛迪参谋预计LED照明将率先进入商用市场，逐步向民用市场扩展2.总体设计方案选择与说明2.1 方案选择 根据课程设计的要求：用4017芯片设计一流水灯。
我的总体设计方案如下：由于4017芯片本身是一十进制计数器〔分配器〕，所以只需在CLK端口〔15脚〕接入一时钟信号且Q0至Q9端〔1至7脚和9、10、11脚〕接十只发光体就可得到一组流水灯其时钟信号可用时钟信号发生器产生，也可用简单的芯片和元件组合成一多谐振荡电路产生，发光体可用钠光灯、白炽灯、发光二极管等但从功耗上下、寿命长短、价格、环保等方面考虑，其时钟信号我采用由555定时器组成的多谐振荡器输出的周期性矩形波，发光体采用发光二极管〔LED〕4017芯片会以输入信号的高电平为1低电平为0组成以二进制数再转化成十进制数分配给Q0至Q9端，从而使各发光二极管依次发光，假设输入信号不连续，发光二极管循环发光2.2 电路工作原理：流水灯由555组成的多谐振荡器和CD4017十进制计数器电路组成当第一个脉冲到来时Q0输出高电平，LED1亮，第二个脉冲到来时，Q1输出高电平，LED2亮，…,直到Q9输出高电平，LED10亮，接着进展下一轮输出改变多谐振荡器的振荡周期就可以改变灯组的流动速度，改变电流的大小可改变灯光的亮暗程度，所以本次课程设计以4017芯片为前提设计的流水灯其速度和亮度都是可调的。
电路原理图见附页3.单元硬件设计说明在进展单元硬件设计时，必须对所选的器件了解清楚后下面是对所有选择的器件进展简单的说明和分析：3.1 555定时器555定时器是一种中规模集成电路，外形为双列直插8脚构造，体积很小，使用起来方便只要在外部配上几个适当的阻容元件，就可以构成史密特触发器、单稳态触发器及自激多谐振荡器等脉冲信号产生与变换电路它在波形的产生与变换、测量与控制、定时电路、家用电器、电子玩具、电子乐器等方面有广泛的应用表3.1 (a)双极性型5G555的主要性能参数参数名称符号单位参数电源电压VCCV5~16电源电流ICCmA10阈值电压VTHVVCC触发电压VTRVVCC输出低电平VOLV1输出高电平VOHV13.3最大输出电流IOMAXmA≤200最高振荡频率fMAXKHz≤300时间误差△tnS≤5① VTH即Vi1 ,VTR即Vi2 (b) CMOS型7555的主要性能参数参数名称符号单位参数电源电压VCCV3~18电源电流ICCμA60阈值电压VTHVVDD触发电压VTRVVDD输出低电平VV0.1输出高电平VV14.8最大输出电流IOMAXmA≤200最高振荡频率fMAXKHz≥500时间误差△tnS集成555定时器有双极性型和CMOS型两种产品。
一般双极性型产品型号的最后三位数都是555，CMOS型产品型号的最后四位数都是7555.它们的逻辑功能和外部引线排列完全一样器件电源电压推荐为4．5～12V，最大输出电流200mA以，并能与TTL、CMOS逻辑电平相兼容其主要参数见表3.1图3.1 555定时器内部构造555定时器的部电路框图及逻辑符号和管脚排列分别如图3.1和图3.2引脚功能：Vi1〔TH〕：高电平触发端，简称高触发端，又称阈值端，标志为THVi2〔〕：低电平触发端，简称低触发端，标志为图3.2 555定时器逻辑符号和引脚VCO：控制电压端VO：输出端Dis：放电端555定时器含一个由三个阻值一样的电阻R组成的分压网络，产生VCC和VCC两个基准电压；两个电压比拟器C1、C2；一个由与非门G1、G2组成的根本RS触发器〔低电平触发〕；放电三极管T和输出反相缓冲器G3是复位端，低电平有效复位后, 根本RS触发器的端为1〔高电平〕，经反相缓冲器后，输出为0〔低电平〕分析图8.1的电路：在555定时器的VCC端和地之间加上电压，并让VCO悬空，那么比拟器C1的同相输入端接参考电压VCC，比拟器C2反相输入端接参考电压VCC ，为了学习方便，我们规定：当TH端的电压>VCC时，写为VTH=1，当TH端的电压 当端的电压>VCC时，写为VTR=1，当端的电压 放电管Tl的输出端Dis为集电极开路输出555定时器的控制功能说明见表3.2根据555定时器的控制功能，可以制成各种不同的脉冲信号产生与处理电路电路，例如,史密特触发器、单稳态触发器、自激多谐振荡器等图3.3自激多谐振荡器电路和波形图3.2 自激多谐振荡器图3.3所示为自激多谐振荡器电路和波形图自激多谐振荡器用于产生连续的脉冲信号电路采用电阻、电容组成RC定时电路，用于设定脉冲的周期和宽度调节RW或电容C，可得到不同的时间常数；还可产生周期和脉宽可变的方波输出脉冲宽度计算公式：Tw≈0.7 (R1+RW+R2) C 振荡周期计算公式：T≈0.7 (R1+RW+2R2) C电容器C的充电电阻是R1+RW+R2 ，放电电阻是R2 当VC是低电平时，555定时器低触发，VO为高电平，放电管T截止，电容器经〔。
