明达职业技术学院明达职业技术学院实训(实践)报告2010－－2011 学年度第二学期学年度第二学期信息工程信息工程 系系 电电子信息技子信息技术术 专业专业班班级级 09 电电信信(2) 学号学号 43093208 课题课题名称名称 火箭火箭发发射模射模拟电拟电路的路的设计设计与制作与制作学生姓名学生姓名 张张美玲美玲 指指导导教教师师 杨杨定成定成 20112011 年年 6 6 月月 2424 日日1 1火箭发射模拟电路的设计与制作作者：作者：张张美玲美玲【摘要】：该设计是由倒计时及显示电路、火箭升空瞬间显示电路和火箭升空后加速显示电路三部分组成火箭发射模拟器,能够用发光二极管模拟出延时火箭发射使其发射速度逐渐加快的情形，它集娱乐性、趣味性和启发性于一体，适合于广大电子爱好者制作注意事项】：十进制/分配器 CD4017 四 2 输入端与非门 CD4011 移位寄存器 CD4015 倒计时 加速 第一章第一章 方案的选择与论证方案的选择与论证 本设计介绍的是火箭发射模拟器，能模拟演示出火箭发射时其发射速度逐渐加快的情 形，它集娱乐性、趣味性和启发性于一体，适合广大电子爱好者制作。
根据任务书的设 计要求有以下二个方案符合设计的要求⒈⒈方案的选择：方案的选择：方案一方案一1.1方案一是由控制电路、多谐振荡器和 LED 显示电路组成该设计的方框图如下2 2火箭发射模拟电路（一）（1）控制电路：主要功能是控制电路多谐振荡器的输出使其输出的工作频率改变的脉冲信号，从而使 LED 显示电路呈现火箭发射升空瞬间显示和火箭升空加速显示的现象 （2）多谐振荡器：经过控制电路使多谐振荡器生成矩形脉冲来驱动 LED 显示使模拟出火箭发射的现 象3）LED 显示电路：经过多谐振荡器输出的频率的不同，使其 LED 显示出不同的现象方案二方案二1.21.2 方框图：： 火箭发射模拟器电路（二）电路的组成与功能：电路的组成与功能：由十进制数/分配器 CD4017、四 2 输入端与非门 CD4011、双 4 位串入一并出 移位寄存器 CD4015 以及发光二极管等组成的火箭发射模拟电路，该电路能 模拟出火箭发射的全过程 该电路由倒计时显示电路、火箭升空瞬间显示电路和火箭升空后加速显示电路三部分组成 （1）倒计时及显示电路主要包括秒信号发生器、显示驱动电路、发光管显示电路三部分其中， CD4011 的 D1,D2 构成多谐振荡器、显示驱动电路主要由 CD4017 组成，倒计时结果由发光二极 管 VD1～VD10 显示出来。
（2）火箭升空瞬间显示电路主要包括第一时钟脉冲发生电路，移位寄存器 IC2、显示发光二极管 VD11～VD18 三部分其中，D3～D4 等组成可控多谐振荡器，即第一时钟脉冲发生器，他用来 为 IC2 提供移位脉冲两个移位寄存器接成 16 位移位寄存器 （3）火箭升空加速显示电路主要包括第二时钟脉冲发生电路、移位寄存器 IC3、显示发光管 VD18～VD26 三部分其中，D5,D6 等组成可控多谐振荡器即第二时钟脉冲发生器，他用来为 IC3 提供移位脉冲⒉⒉方案的论证方案的论证：：3 3这两种方案都符合该设计的要求，但是方案一电路的设计并不能很明显的显示出该 设计的现象，它不像方案二显示分明，很明显的显示出任务书上所要求的现象;方案一里 面的元器件 VN401 型的场效应晶体管在实验室里面没有综合以上，选用方案二第二章第二章 单元电路的设计与分析单元电路的设计与分析工作原理：工作原理：当按下按钮 SA 后，多谐振荡器产生一个秒脉冲信号加至 CD4017 和 CP 端计数器开始工作，其输 出端 Q0~Q9 一次输出高电平，该高电平状态是与其对应的发光二极管 VD10~VD1 导通，依次发光。
从总电路图中可以看到二极管和输出端接反向连接，因此可模拟出倒计时状态 当倒计时结束，即 CD4017 的输出端 Q9 输出高电平时，该电平使 SCR1 导通，第一时钟脉冲发生 器产生一个移位脉冲加至 IC2 的 CKA 端，由两个移位寄存器组成的 16 位移位寄存器开始工作， 其输出端状态使 VD11～VD18 依次发光，模拟出火箭发射是的升空状态 第二时钟脉冲发生器产生一个移位脉冲加至 IC3 的脉冲输入端，该脉冲频率为第一时钟脉冲频 率的 2 倍移位寄存器工作过程中，首先发光二极管 VD19~VD25 依次发光，且速度快一倍，显 示出加速升空状态，当 LED25 发光后，火箭上升到最高位置，VD11~VD25 再依次熄灭，这样就 完成了火箭发射一个周期的演示2.22.2 方框图方框图2.1.12.1.1起振电路：：它是采用与非门集成电路组成的多谐振荡器来启动触发电路 图(a)所示为由 两个与非门及RC元件组成的振荡器电路，通过RC电路的充放电使电路产生多谐振荡电路 中的与非门被接反相器的形式，其输出为矩形脉冲波，振荡频率可通过选择RC值来确定， 即f=1/2.2RC。
4 4（a） CD4011 四二输入与非门组成的多谐振荡器2.1.22.1.2 倒计时及显示电路：显示电路主要由 CD4017 构成，倒计时的现象由发光二极管 显示出来如图（b）所示 是倒计时及显示电路的分解图：图(b)2.22.2 CD4017(CD4017(十进制计数十进制计数/ /分频器分频器) )CD4017 的原理及应用电路的原理及应用电路 数字电路 CD4017 是十进制计数／分频器，它的内部由计数器及译码器两部分组成，由译码 输出实现对脉冲信号的分配，整个输出时序就是 Q0、Q1、Q2、…、Q9 依次出现与时钟同步的 高电平，宽度等于时钟周期 CD4017 有 10 个输出端（Q0～Q9）和 1 个进位输出端～Q5-9 每输入 10 个计数脉冲，～Q5-9 就可得到 1 个进位正脉冲，该进位输出信号可作为下一级的时钟 信号CD4017 有 3 个输（MR、CP0 和~CP1），MR 为清零端，当在 MR 端上加高电平或正脉 冲时其输出 Q0 为高电平，其余输出端（Q1～Q9）均为低电平CP0 和～CPl 是 2 个时钟输入 端，若要用上升沿来计数，则信号由 CP0 端输入；若要用下降沿来计数，则信号由～CPl 端输入。
设置 2 个时钟输入端，级联时比较方便，可驱动更多二极管发光 由此可见，当 CD4017 有连 续脉冲输入时，其对应的输出端依次变为高电平状态，故可直接用作顺序脉冲发生器CD4017 有两个时钟端 CP 和 EN，若用时钟脉冲的上沿计数，则信号从 CP 端输入；若用下降沿计数， 则信号从 EN 端输入设置两个时钟端是为了级联方便CD4017 与 CD4022 是一对姊妹产品， 主要区别是 CD4022 是八进制的，所以译码输出仅有 Y0～Y7，每输入 8 个脉冲周期，就可得 到一个进位输出，它们的管脚相同，不过 CD4022 的 6、9 脚是空脚CD4017引脚及内部逻辑电原理图如下所示:5 5CD4017 内部逻辑电原理图 CD4017 的引脚 图2.32.3 CD4011CD4011 （四二与非门（四二与非门 COMSCOMS 芯片）芯片）CD4011 是应用于广泛的数字集成电路之一，它内含 4 个独立的 2 输入与非门多应用构成多谢振荡器，以提供电路的启振CD4011 引脚图及如下:CD4011 引脚图 2.4 CD4015CD4015（串入（串入- -并出移位寄存器并出移位寄存器） CD4015 图 1 是 CD4015 的引脚功能图。
CD4015 是由两组独立的 4 位串入－并出移位寄存器组成每组寄存器都有一个 CP 输入端、一个清零端 Cr 和一个串行数据输入端 DS每位寄存单元都有输出端引出，因而即可作串行输出，又可实现并6 6行输出加在 DS 端上的数据在时钟脉冲上升沿的作用下向右移位当在 Cr 端加高电平时，寄存器的输出被全部清零CD4011 的引脚图 第三章第三章 安装调试及结果分析安装调试及结果分析在安装前要做好检查工作，确保元器件质量可靠按照原理图组装电路,使元件安装的位置、极性正确、布局合理；整机清洁无污物，导线不杂乱在对该电路进行装配以后，剩下的工作就是对该电路进行调试，它包括对各项参数的测试，故障的检测，性能的优化、提高，以及对具体操作过程中的问题进行分析与解决本设计电路的显示部分完成装配后，接上 5V 电源，打开拨动开关，但显示倒计时的电路，显示并没规律不符合设计的要求，在检查电路连接无用的情况下，将疑点放在集成块上，用万用表检查由 CD4011组成的多谐振荡器的输出端 10 号引脚，经检查该输出端有脉冲信号输出由此推断极可能发生以下情况：（1）集成电路损坏故障2）发光二极管有问题本着先易后难的原则，我先把不亮的发光二极管和亮的对换，经检查发光二极管是好的。
所以我怀疑集成块的出问题的可能性越来越大，我就把显示倒计时电路的集成块 CD4017 换了一个等我将修改过的电路重新操作，终于在我紧张的等待中我设计的火箭发射模拟电路中模拟出火箭倒计时和升空的现象这一刻我太兴奋了我设计的电路终于完成了电路参数：电路参数：①①7 7测量值： Vp-p=5V Vp=2.5V V=1.77VT=0.8S f=1/T=1.25Hz计算值： T=1.4RC=0.7S f=1/T=1.42Hz②② U/vt/s测量值： Vp-p=5.1V Vp=2.55V V=1.8VT=0.36*200MS=72MS f=1/T=12.75Hz输出脉冲 CP2输出信号：：输出脉 冲 CP1 CP1测量值 VP-P=5.2V VP=2.6VV=1.84VT=1.8*500MS=0.9S8 8③ 计算值： T=1.4RC=78.4MS f=1/T=12.8Hz测量值： Vp-p=5.1V Vp=2.55V V=1.8VT=2.2*200MS=44MS f=1/T=22.7Hz计算值： T=1.4RC=42MS f=1/T=23.81Hz第四章第四章 毕业设计心得体会毕业设计心得体会经历上次的课题设计的经验，我们从资料收集到电路的组装调试，每个过程都让我感触颇深，收获匪浅，在每一步的操作过程中都学到很多新的知识，同时也巩固了自己的专业基础知识，充实了自己的理论知识的同时也锻炼了自己的实践能力。
并且在此过程中还锻炼了自己在制作产品时候的逻辑思维，知道了要设计一个产品需要什么必备条件，和在设计该产品时候的逻辑步骤，以及在此期间要做什么，该做什么，什么时候做什么总之在设计产品上的步骤比较严密，有一定的规律可寻当看到自己的设计成果，自己感觉到很成就，很开心附录二元器件清单附录二元器件清单序号名称器件代号规格数量1十进制计数/分频器IC1 CD401712四二输入与非门 COMS 芯片CD40113输出脉冲 CP3t/sU/v9 93双四位串入-并出移位寄存器IC2/IC3 CD401524单向晶闸管SCR1/SCR2X0405MF25电解电容C1/C2/C310uF/25V36三极管VT NPN 小功率晶体管 901417瓷片电容C40.1uF/25V18发光二极管VD0～VD25269电阻R1 50K110电阻R2 470111电阻R3 5.6K112电阻R4 3K113电阻R5 100K114电阻R6 510115电阻R7 10K116电阻R8 2.2K17拨动开关SW 250V/2A附录一附录一 总电路图总电路图1010本文是通过网络。