《专业课程设计(一)》课程设计说明书-自动循环调光灯电路的设计.doc
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1、目 录 1 技术指标 1 1.1 初始条件.1 1.2 技术要求.1 1.3 555 定时器1 1.4 计数器 CD40172 1.5 74LS2904 1.6 74LS1394 2 设计方案及其比较 5 2.1 方案一5 2.2 方案二6 2.3 方案三6 2.4 方案比较7 3 实现方案 8 4 调试过程及结论 9 5 心得体会 9 6 参考文献 10 武汉理工大学专业课程设计(一) 课程设计说明书 1 自动循环调光灯电路的设计 1 技术指标 1.1 初始条件 直流可调稳压电源一台、万用表一块、面包板一块、元器件若干、剪刀、镊子 等必备工具。 1.2 技术要求 设计一种自动循环调光灯电路,
2、可以使灯在熄灭、微亮、较亮及最亮四种状态 中不断地循环工作。要求灯光变化的循环速度可以进行调节。 1.3 555 定时器 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 CMOS 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,7555 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。 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
3、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、电子测量及自动控制等方面。555 定时器的外引 脚排列图和内部电路框图分别如图 1.1 和图 1.2 所示。 武汉理工大学专业课程设计(一) 课程设计说明书 2 图 1.1 555 引脚图 管脚分布及供能: 2低电平触发输入端 TRI。该端低于 VCC/3(或 VCO/2)时,输出 Q 为高电平; 3输出端 OUT; 4复位端 RST。RST=0 时,Q=0; 5控制电压输入端 CON; 6高电平触发端 THR。该端电平高于 2VCO(或 VCO)时,输出 Q 为低电平; 7放电端 DIS; 8电源 VCC。 图 1.2
4、 555 内部电路框图 它内部包括两个电压比较器,三个等值串联电阻,一个 RS 触发器,一个放电 管 T 及功率输出级。它提供两个基准电压 VCC / 3 和(2 VCC)/3。 1.4 计数器 CD4017 十进制计数器 CD4017 其内部由计数器及译码器两部分组成,由译码输出实现 武汉理工大学专业课程设计(一) 课程设计说明书 3 对脉冲信号的分配,整个输出时序就是 O0、O1、.、O9 依次出现与始终同步的高 电平,宽度等于时钟周期。 引脚图如图 1.3: 图 1.3 CD 4017 引脚图 其引脚功能如下: 1 脚(Y5),第 5 输出端; 2 脚(Y1),第 1 输出端; 3 脚(
5、Y0),第 0 输出端,电路清零时,该端为高电平; 4 脚(Y2),第 2 输出端; 5 脚(Y6)第 6 输出端; 6 脚(Y7),第 7 输出端; 7 脚(Y3),第 3 输出端; 8 脚(Vss)电源负端; 9 脚(Y8),第 8 输出端; 10 脚(Y4)第 4 输出端; 11 脚(Y9)第 9 输出端; 12 脚(CO),级联进位输出端,每输入 10 个时钟脉冲,就可得一个进位输出脉 冲,因此进位输出信号可作为下一级计数器的时钟信号。 13 脚(EN),时钟输入端,脉冲下降沿有效; 14 脚(CP),时钟输入端脉冲上升沿有效; 武汉理工大学专业课程设计(一) 课程设计说明书 4 15
6、 脚(CR),清零输入端,在“R”端加高电平或正脉冲时,CD4017 计数器中各 计数单元输出低电平“0” ,在译码器中只有对应“0”状态的输出端 Y0 为高电平; 16 脚(VDD),电源正端318V 直流电压。 1.5 74LS290 74LS290 是一个异步十进制计数器。其引脚图如图 1.4,其供能表如表 1 图 1.4 74LS290 引脚图 表 1 74LS290 功能表 1.6 74LS139 74LS139 为 2 线-4 线译码器,输出信号低电平有效。其引脚图和功能表如图 1.5 和表 2 所示。 武汉理工大学专业课程设计(一) 课程设计说明书 5 图 1.5 74LS139
7、 引脚图 表 2 74LS139 功能表 2 设计方案及其比较 2.1 方案一 方案一设计电路如图 2.1: 图 2.1 方案一电路图 电路工作原理如下: 如图 2.1,将 555 定时器的 2 和 6 并联连接后作为电路的输入端,就构成了施密 特触发器,此时这两段的输入信号电压相同。 当电路接入电源时,555 触发,产生的脉冲从 3 脚输出经电容 C2 稳定后接入 CD4017 计数器,使其被触发工作,这时,依次会从 Y0Y9 依次输出高电平,但当 Y4 与清零端 CR 相连接后,当 Y4 输出高电平时,计数器被清零,从头开始计数,因此, 在 Y1Y3 这三个脚上依次接上 47K,20K,1
8、0K 的电阻并将这三个脚同时接入一个发光 二极管, ,发光二极管会依次出现熄灭,微亮,较亮,最亮四个状态。 因为脉冲频率 f=1.43/(R1+R2)/C1,故改变滑变电阻器的阻值即可改变 R1 和 R2 武汉理工大学专业课程设计(一) 课程设计说明书 6 的阻值比,这样即可改变发光二极管闪烁的频率。 武汉理工大学专业课程设计(一) 课程设计说明书 7 2.2 方案二 方案二设计电路如图 2.2: 图 2.2 方案二路图 电路工作原理如下: 555 触发器产生的脉冲使芯片 74LS290 工作,从零开始计数,将 Qa,Qb 接入译码 器 74LS139,译码器 74LS139 为低电平输出有效
9、,故通过非门后,低电平变为高电平, 此时,若接上小灯泡,则灯即可亮。图中,若电阻分压太大,使灯泡两端电压过小, 这时三极管两端电压大于 0.7V,则三极管导通,灯亮;若分压电阻分压很小,小灯 泡两端压差很小(小于 0.7V) ,则这时三极管截至,灯就不会亮。由此,将分压电阻 逐个减小,就可使灯泡两端电压由零增大,是灯泡依次出现熄灭,微亮,较亮,最 亮四种状态。 改变滑变电阻器的阻值即可改变 R1 和 R2 的阻值比,这样即可改变小灯泡闪烁 的频率。 2.3 方案三 方案三设计电路如图 2.3: 图 2.3 方案三电路图 武汉理工大学专业课程设计(一) 课程设计说明书 8 电路工作原理如下: 如
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