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1、 湖南省娄底职业技术学院 毕业设计 系 部 电子信息工程系 专 业 应用电子技术 班 级 姓 名 学 号 指导老师 题 目 数字流水灯设计 出题时间 2012 年 11 月 15 日 完成时间 2012 年 12 月 30 日 娄底职业技术学院0目录一、方案论证、比较与选择 31.1 工作时钟源设计 .31.2 方案的选择 .3二、系统电路的组成 42.1 设计框图 .42.2 555 定时器电路 .42.3 CD4017 十进制计数器电路 .73.4 发光二极管显示电路如图 7 所示 .103.5 电路工作原理 .11三、 整体电路的设计 123.1 元器件的选择 .123.2 仿真原理图
2、.133.3 PCB 板的制作 .133.5 安装和焊接 .16四 设计心得体会 18致谢 19结束语 20娄底职业技术学院1摘要：采用数字集成电路的控制方法,结合十进制计数器/译码电路设计了该控制系统。该系统由电源、时钟电路、计数器和译码显示电路 4 部分组成。能实现任意方式的流水,只要改变每路发光二极管的数目和图案,就可以实现随心所欲的流水花样。它可作为工作状态指示,具有环保、节能等特点。关键词：流水灯 555 定时器 CD4007 灯在脉冲作用下顺序，循环点亮。 娄底职业技术学院2一、方案论证、比较与选择1.1 工作时钟源设计A、 采用 555 定时器接成的多谐振荡器。555 定时器是多
3、用途的数字模拟混合集成电路，利用它能极方便的构成施密特触发器，单稳态触发器和多谐振荡器，使用灵活，方便。555 定时器在波形产生和交换，测量与控制中应用广泛成熟准确。B、 采用三极管多谐振荡器三极管多谐振荡器是一种矩形脉冲产生电路，这种电路不需外加触发信号，便能产生一定频率和一定宽度的矩形脉冲，常用作脉冲信号源。由于矩形波中含有丰富的多次谐波，故称为多谐振荡器。多谐振荡器工作时，电路的输出在高、低电平间不停地翻转，没有稳定的状态，所以又称为无稳态触发器。C、方案比较555 定时器接成的多谐振荡器产生的时钟信号驱动能力较强，555 通过改变 R 和 C 的参数就可以改变振荡频率，电路参数容易确定
4、，使用简单，信号稳定，调试方便，而三极管多谐振荡器，不易调试，输出信号驱动能力不强且信号不够稳定，故选用 555 定时器接成的多谐振荡器作为系统的时钟源。1.2 方案的选择根据比较，最终选择方案 A 采用 555 定时器接成的多谐振荡器。娄底职业技术学院3二、系统电路的组成2.1 设计框图基本原理设计框图如下图 1 所示图 1 设计框图2.2 555 定时器电路A 555 定时器电路原理介绍如图 2 所示娄底职业技术学院4图 2 555 芯片运用定时电路定时器由一块时基集成电路 NE555 和 C1、C2、R1、R2 等组成（其中 C1为延时充电电容，C2 为抗干扰隔离电容，R1、R2 为延时
5、充电电阻，而 R2 又为放电电阻） 。通电后，因电容 C1 两端电压不能突变，2 脚的电压为低电平，集成块 NE555 的内部触发器被置位，3 脚输出高电平。同时，由于电源经电阻R1 和 R2 向 C2 充电，使 6 脚和 2 脚的电压不断提高，当电位上升到 VCC 的2/3 时，集成块 NE555 的内部触发器被复位，3 脚的输出电压翻转为低电平。同时集成块 NE555 内部的放电管导通，即 7 脚通过内部的放电管和 1 脚相通，C2 上储存的电荷就通过 R2、7 脚放电，使 6 脚和 2 脚的电压不断下降，当电位降低到 VCC 的 1/3 时，集成块 NE555 的内部触发器被置位。同时集
6、成块NE555 内部的放电管截止，7 脚被悬空，电源又通过 R1、R2 向 C2 充电，使 6脚和 2 脚的电压不断提高如此，周而复始，形成振荡。输出端的高电平维持时间取决于电容 C2 的充电时间常数，输出端的低电平维持时间取决于电容 C2 的放电时间常数。由于 R2R1，故可以认为 f 放f 充，目的是减小彩灯熄亮交替的时间间隔的差异。如用作其他情况，需要调整 R1、 R2、 C2 的参数。综上分析，3 脚始终处于高电平和低电平的二进制变化状态，故此电路又称为无稳电路。B 555 定时器简 介555 定时器是一种模拟和数字功能相结合的中规模集成器件。一般用双极性工艺制作的称为 555，用 C
7、MOS 工艺制作的称为 7555，除单定时器外，还有对应的双定时器 556/7556。555 定时器的电源电压范围宽，可在 4.5V16V 工作，娄底职业技术学院57555 可在 318V 工作，输出驱动电流约为 200mA，因而其输出可与 TTL、CMOS 或者模拟电路电平兼容。功 能 表 如 表 1 所 示 表 1 555 定 时 器 的 功 能 表 清零端 高触发端 TH 低触发端 Q 放电管 T 功能0 0 导通 直接清零1 0 1 x 保持上一状态 保持上一状态1 1 0 1 截止 置 11 0 0 1 截止 置 11 1 1 0 导通 清零555 定 时 器 成 本 低 ， 性 能 可 靠 ， 只 需 要 外 接 几 个 电 阻 、 电 容 ， 就 可 以 实现 多 谐 振 荡 器 、 单 稳 态 触 发 器 及 施 密 特 触 发 器 等 脉 冲 产 生 与 变 换 电 路 。 它 也常 作 为 定 时 器 广 泛 应 用 于 仪 器 仪 表 、 家 用 电 器 、 电 子 测 量
