多功能流水灯实验报告

多功能流水灯实验报告

作者：黄玉龙 2010年5月20日

一、设计任务及要求

1、

基本要求

（1） 设计一个彩灯控制电路，能使彩灯的流向可以变化。可以正向流水，也可以逆向

流水。灯流动的方向可以手控也可以自控，自控往返变换时间为5秒。

（2） 彩灯可以间歇流动，10秒间歇1次，间歇时间1秒。 2、

发挥部分

（1） 彩灯流速可以改变

（2） 设计显示图案循环的控制电路

二、方案设计

基本原理设计框图如下图(1)所示:

图（1）设计框图

1、给整个电路接个电源。

2、用NE555来产生脉冲送到后面的芯片中。这里用了三个555。第一个是产生一

般的秒冲，使得计数器计数；第二个是产生高低电平分别为5秒5秒的脉冲，使得191自动加减计数；第三个是用来产生10秒1秒的脉冲，使得可以产生工作10秒间歇1秒的功能。

3、可逆计数器，可用74HC191，也可用74LS190等，来实现加减计数，使得流

水灯可以正向流动，也可以反向流动。

4、译码器用74LS138。用译码器的八个输出端分别接8个LED灯，根据3-8译码

器的功能表就可知道每当加一次数，输出端就出现一个低电平，如此循环下来，

就可实现LED灯的顺序流动。

信号流程如下：电源——第一个555——计数器——译码器——LED灯

电源——第二个555——计数器

电源——第三个555——译码器

三、电路设计

基本原理设计电路图如图（2）所示：

图（2）

基本的电路原理分析见第二步的方案设计，为了实现流速可变，可在第一个555的电路中加个可变电阻，调节电阻阻值改变脉冲周期，即改变计数时间，从而实现流速可调。

相应的计算如下：

根据以下两个公式t1=0.7R2 C t2=0.7（R1+R2）C 可得如下数据：

C1=10nF C2=1uF R1=200k R2=250k Rp=200k

C3=10nF C4=100uF R3=500 R4=70k

C5=10nF C=100uF R5=130k R6=14k

根据发光二极管的工作电流为10-16mA左右，可计算得所加的限流电阻为400-600右，试验中取RL=510

四、测试与结果分析

电路设计，安装元器件及连好导线后，进行实验结果测试。实验前首先完成以下步骤：

1.检查电路原理图及导线的连接。在电脑上仿真，能够得出正确的实验现象，

所以电路原理图正确。检查导线的连接是否与电路原理图上一致。

2.检查导线的连接。对照电路原理图，用数字万用表打到合适的档位，测试各对应的接点是否连接好并导通。

3.检查实验仪器和器材是否完好。电源5伏直流电压输出正常，CD4017芯片测试其功能均正常，用万用表检查开关，按下时导通均正常。

完成上述步骤后，接通5伏的直流电源，实验现象为：

（注：因为我用的开关不是锁住开关，所以按开关时要长按住开关才能实现所要求的功能）开关S1为手控开关，一开始开关S1断开，灯为正向流动，长按开关S1时流水灯逆向流动;开关S2为自控开关，长按住开关S2，流水灯正向流完后会自动反向流动，如此一直往返；长按住开关S3，流水灯会出现亮10秒停1秒的间歇流动；调节Rp的阻值，流水灯的流速发生了改变。至此，多功能流水灯电路设计，调试与实验基本成功。

五、个人总结

做板的时候遇到了一些问题，如铜线太大，又如焊盘太小不好焊接的问题，经过几次的修改基本完成了本实验。在protel中弄原理图时，有个555芯片少接了个地，最后检查出来

就在电路板上补加了一条导线连接到地。在555电路中，把两个电容接反了，最后改了过来。

最终经过不断的检查、调试和分析，成功完成了多功能流水灯的基本要求和部分发挥部分，得出了正确的实验现象，按下电路开关，电路可在预定的时间到来时，产生一个控制信号控制彩灯的流向、间歇等，与此同时，通过利用中规模集成电路中可逆计数器和译码器来·实现正、逆流水功能，利用组合电路实现自控、手控、流向控制等功能。通过这个实验得到了不少经验，实验的检查测试阶段，实验现象不符合理论时，切忌过分紧张和焦急，而应该冷静地检查分析存在的问题，在导线的连接过程中，检查一根测试一根，查处问题及时解决，避免了完成连接后又出现混乱，没法解决的局面。这也是每个人在平时的实验过程中值得重视和注意的。

本人还认为，多功能流水灯的设计这个课题重点考察了对数字电路知识的理解和应用，如试验中的编码和译码，555定时器的应用，进一步强化和巩固了理论知识的学习，同时又加深了自己对multisim和protel灯软件的学习与应用，理论和实践相结合，从而更好地掌握所学知识，达到学为所用的目的。

六、参考文献

[1] 高吉祥主编电子技术基础实验与课程设计电子工业出版社 2002.2

[2] 康华光电子技术基础数字部分（第四版）高等教育出版社 2003.3

[3] 陈俊亮数字电路逻辑设计人民邮电出版社 1980

[4] 张端数字电路与逻辑设计高等教育出版社 1985

[5] 韩广兴电子元器件与使用电炉基础电子工业出版社 2005

[6] 陈永甫新编555继承电路应用800例电子工业出版社 2000

[7] 吴立新实用电子技术手册机械工业出版社 2003

[8] 陆昆电子设计技术电子科技大学出版社 1997

七、附录

附录一

系统电路原理图

附录二

NE555集成电路内部方框图及引脚图

NE555是一种应用特别广泛作用很大的的集成电路，属于小规模集成电路，在很多电子产品中都有应用。NE555的作用是用内部的定时器来构成时基电路，给其他的电路提供时序脉冲。NE555时基电路有两种封装形式有，一是dip双列直插8脚封装，另一种是sop-8小型（smd）封装形式。其他ha17555、lm555、ca555分属不同的公司生产的产品。内部结构和工作原理都相同。NE555的内部结构可等效成23个晶体三极管.17个电阻.两个二极管.组成了比较器.RS触发器.等多组单元电路.特别是由三只精度较高5k电阻构成了一个电阻分压器.为上.下比较器提供基准电压.所以称之为555.NE555属于cmos工艺制造. 其内部含有两个电压比较器，一个分压器，一个RS触发器，一个放电晶体管和一个功率输出级。

图1 NE555集成电路内部方框图

图2NE555集成电路引脚图