1、課 程 設(shè) 計 說 明 書學(xué)生姓名:學(xué) 號：學(xué) 院:自動化工程學(xué)院班 級:自動卓越131題 目:1方波發(fā)生器制作 2不規(guī)則變速循環(huán)彩燈的制作3聲控延時夜燈的制作與調(diào)試 指導(dǎo)教師： 田海軍 張茂川 2015年7月22日目錄第1章 方波發(fā)生器制作11.1 設(shè)計任務(wù)11.2 系統(tǒng)總體設(shè)計方案11.3系統(tǒng)分析與設(shè)計21.4 電路圖、儀器儀表清單、元器件清單21.5 系統(tǒng)調(diào)試與測量參數(shù)及誤差分析41.5.1 電路焊接步驟41.5.2 實驗調(diào)試結(jié)果41.6 改進意見與收獲體會4第2章 不規(guī)則變速循環(huán)彩燈的制作52.1 設(shè)計任務(wù)52.2 總體設(shè)計方案52.3 電路分析與設(shè)計62.3.1 CD401762.3

2、.2 CD406972.3.2 發(fā)光二極管82.4 總電路圖、元器件清單、儀器儀表清單82.4.1 元器件清單92.5 系統(tǒng)安裝、調(diào)試與參數(shù)測量92.5.1 電路焊接步驟92.5.2 實驗調(diào)試結(jié)果 92.6 改進意見與收獲體會10第3章 聲控延時夜燈的制作與調(diào)試113.1設(shè)計任務(wù)113.2 總體設(shè)計方案113.3 電路分析與設(shè)計123.3.1 NE555引腳圖123.3.2 電路的工作原理133.4總電路圖、元器件清單、儀器儀表清單133.4.1 元器件清單143.4.2 儀器儀表清單143.5 系統(tǒng)安裝、調(diào)試與測量參數(shù)143.5.1 電路連接步驟為143.5.2 實驗調(diào)試結(jié)果153.6 改進

3、意見與收獲體會15參考文獻16第1章 方波發(fā)生器制作1.1 設(shè)計任務(wù) 設(shè)計一個能產(chǎn)生方波的簡易函數(shù)發(fā)生器。在給定合適電源狀態(tài)下利用相關(guān)器件制作一電路使該電路能輸出一定頻率的方波。輸出的信號波形完整不失真，并計算方波的頻率。當輸出端接示波器，可觀察到方波的圖形。1.2 系統(tǒng)總體設(shè)計方案根據(jù)相關(guān)資料查找，運用74LS00及電容電阻設(shè)計一個方波發(fā)生電路。電路工作原理為：該引腳圖表示74LS00為“四2輸入與非門”，內(nèi)部有四個兩輸入與非門。A、B為輸入端，Y為輸出端，其共用電源端為（14腳）接地端為GND（7腳）。當給5腳輸入高電平，空腳4輸入低電平，經(jīng)過74LS00輸出高電平，對電容C1進行充電，示

4、波器上顯示信號在Y軸正半部分。當電容C1充電結(jié)束后，C1繼續(xù)放電，當放電結(jié)束后，C1處相當于斷開。2腳接地，輸出低電平。空腳1輸入高電平，經(jīng)過74LS00輸出高電平，對電容C2進行充電，此時4腳輸入高電平?？漳_5也輸入高電平，經(jīng)74LS00后輸出電平。即輸出為低電平，在示波器顯示信號為Y軸負半部分。C2充電結(jié)束后斷開，重復(fù)第一過程。從此反復(fù)產(chǎn)生穩(wěn)定方波。圖1-1 方波發(fā)生器電路圖1.3系統(tǒng)分析與設(shè)計作為四個2輸入與非門，74LS00邏輯圖如圖1-2所示：圖1-2 74LS00邏輯圖在設(shè)計任務(wù)中，要求能夠產(chǎn)生方波，這需要有不斷變化的高低電平，在此電路圖中用電容的重復(fù)充放電來實現(xiàn)電平的變化，從而達

5、到了輸出方波的要求。1.4 電路圖、儀器儀表清單、元器件清單電路焊接圖如圖1-3 所示圖1-3總電路圖 儀器儀表清單如表1-1所示： 表1-1 儀器儀表清單儀器儀表名稱個數(shù)萬用電路板1萬用表1電烙鐵1焊芯1電工鉗1導(dǎo)線若干元器件清單如表1-2所示：表1-2 元器件清單元器件名稱個數(shù)74LS001電阻2電容21.5 系統(tǒng)調(diào)試與測量參數(shù)及誤差分析1.5.1 電路焊接步驟（1）根據(jù)設(shè)計要求，畫實驗電路圖；（2）根據(jù)實驗電路圖，畫出實物位置電路線路，并印制裝配圖；（3）運用仿真軟件對系統(tǒng)進行仿真；（4）準備電烙鐵，預(yù)熱，擺放好材料；（5）根據(jù)電路圖進行焊接，布線，注意器件正負極；（6）認真檢查焊接是否

6、正確，用萬用表檢測所焊部分通電情況是否正常；（7）測試是否成功。1.5.2實驗調(diào)試結(jié)果實驗測試結(jié)果為：將輸出端接正弦波發(fā)生器，輸出端接示波器。通過調(diào)整在示波器上可觀察到方波圖形。1.6 改進意見與收獲體會在實訓(xùn)中，我們認識了很多電動設(shè)備，了解了它們的性能，使用方法及作用。它們?yōu)槲覀兊纳顜砹撕芏嗟慕荼?。通過實訓(xùn)第一個制作題目，很多不會的實驗在同學(xué)們的幫助下完成了。通過集思廣益的合作方式，我們學(xué)會了分析問題，解決問題。第2章 不規(guī)則變速循環(huán)彩燈的制作2.1 設(shè)計任務(wù)利用兩組不規(guī)則周期發(fā)生器4069和CD4017，LED，電阻等器件制作一組能夠變速并且每一次變速都是不規(guī)則的彩燈電路。2.2 總體

7、設(shè)計方案 電路的工作原理：它是由不規(guī)則周期脈沖發(fā)生器和CD4017彩燈電路組成。CD4017是一塊能產(chǎn)生序列脈沖的CMOS計數(shù)/分配器。它有2個時鐘端：CP端是上升沿觸發(fā)計數(shù)端（=0。當=1，則輸出狀態(tài)保持不變）、端是下降沿觸發(fā)計數(shù)端（CP=1。當CP=0，則輸出狀態(tài)保持不變）；CR為其異步清0端，加高電平時，不論、CP為何值，只有Y0輸出為高電平；在時鐘信號作用下，Y0Y9依次輸出為正脈沖。不規(guī)則周期脈沖發(fā)生器（由CD4069構(gòu)成）采用兩個脈沖信號發(fā)生器分別輸出頻率不同的兩路脈沖信號，再由一個或門電路把它們合成為一個不規(guī)則周期脈沖信號；用這個不規(guī)則 脈沖信號作為CD4017彩燈電路的計數(shù)脈沖

8、，就可以使彩燈循環(huán)變化的速度忽快忽慢，多路彩燈的每一路燈光的發(fā)光時間也變得各不相同。通過分別調(diào)整兩個脈沖信號發(fā)生器的頻率，可以改變不規(guī)則周期脈沖信號的變化規(guī)律。電路圖如圖2-1所示。圖2-1 不規(guī)則循環(huán)彩燈電路圖2.3 電路分析與設(shè)計2.3.1 CD4017 CD4017引腳圖如圖2-2所示。 圖2-2 CD4017引腳圖 十進制計數(shù)分頻器CD4017，其內(nèi)部由計數(shù)器及譯碼器兩部分組成，由譯碼輸出實現(xiàn)對脈沖信號的分配，整個輸出時序就是O0、O1、O2、O9依次出現(xiàn)與時鐘同步的高電平，寬度等于時鐘周期。CD4017 是5 位Johnson 計數(shù)器，具有10 個譯碼輸出端，CP、CR、INH 輸入

9、端。時鐘輸入端的斯密特觸發(fā)器具有脈沖整形功能，對輸入時鐘脈沖上升和下降時間無限制。INH 為低電平時，計數(shù)器在時鐘上升沿計數(shù)；反之，計數(shù)功能無效。CR 為高電平時，計數(shù)器清零。CD4017有10個輸出端（O0O9）和1個進位輸出端O5-9。每輸入10個計數(shù)脈沖，O5-9就可得到1個進位正脈沖，該進位輸出信號可作為下一級的時鐘信號。CD4017有3個控制（MR、CP0和CP1），MR為清零端，當在MR端上加高電平或正脈沖時其輸出O0為高電平，其余輸出端（O1O9）均為低電平。CP0和CPl是2個時鐘輸入端，若要用上升沿來計數(shù)，則信號由CP0端輸入；若要用下降沿來計數(shù)，則信號由CPl端輸入。設(shè)置2

10、個時鐘輸入端，級聯(lián)時比較方便，可驅(qū)動更多二極管發(fā)光。由此可見，當CD4017有連續(xù)脈沖輸入時，其對應(yīng)的輸出端依次變?yōu)楦唠娖綘顟B(tài)，故可直接用作順序脈沖發(fā)生器。2.3.2 CD4069如圖2-2為CD4069邏輯圖。圖2-2為CD4069邏輯圖其工作原理是，引腳7接地，14腳接電源，CD4069為常用的CMOS集成門電路為六反相器。CMOS集成門電路完成的功能為CMOS反相器的基本電路如圖22所示。為驅(qū)動管，又稱輸入管，為負載管，兩管柵極連在一起作輸入端，漏極連在一起作輸出端。要求，且。2.3.2 發(fā)光二極管原理：作為半導(dǎo)體二級管的一種，發(fā)光二極管是由-族化合物，如GaAs（砷化鎵）、GaP（磷化

11、鎵）、GaAsP（磷砷化鎵）等半導(dǎo)體制成的，其核心是PN結(jié)。因此它具有一般P-N結(jié)的I-N特性，即正向?qū)?，反向截止、擊穿特性。此外，在一定條件下，它還具有發(fā)光特性。在正向電壓下，電子由N區(qū)注入P區(qū)，空穴由P區(qū)注入N區(qū)。進入對方區(qū)域的少數(shù)載流子（少子）一部分與多數(shù)載流子（多子）復(fù)合而發(fā)光。2.4 總電路圖、元器件清單、儀器儀表清單總電路圖如圖2-4所示。 圖2-4總電路圖2.4.1 元器件清單表2-1 元器件清單元器件名稱個數(shù)CD4069芯片1CD4017芯片1電阻13二極管2發(fā)光二極管10電容2表2-2 儀器儀表清單儀器儀表名稱個數(shù)萬用電路板1萬用表1電烙鐵1焊芯1電工鉗1導(dǎo)線若干2.5 系

12、統(tǒng)安裝、調(diào)試與參數(shù)測量2.5.1電路焊接步驟（1）根據(jù)設(shè)計要求，畫出實驗電路圖；（2）根據(jù)實驗電路圖，畫出實物位置電路線路圖和印制裝配圖；（3）運用仿真軟件對系統(tǒng)進行仿真；（4）準備電烙鐵，預(yù)熱，擺放好材料；（5）根據(jù)電路圖進行焊接，布線，注意器件正負極連接是否正確；（6）認真檢查焊接是否正確，用萬用表檢測所焊部分通電情況是否正常；（7）測試是否成功2.5.2 實驗調(diào)試結(jié)果 試驗測試結(jié)果為：接入適當?shù)碾娫春蟀l(fā)現(xiàn)彩燈的工作情況滿足實驗要求，所以調(diào)試結(jié)果成功。2.6 改進意見與收獲體會改進意見：可以在電路中安裝譯碼器，給彩燈的閃爍方式編號，也能更直觀地感覺到彩燈發(fā)光的循環(huán)變化。收獲體會：通過這次課

13、程設(shè)計，使我加深了對各零器件的了解與認識，了解了CD4069和CD4017這兩個電子芯片的工作原理及相關(guān)知識，還有對電路的調(diào)試，對循環(huán)彩燈的工作原理有了更深的了解。加強了動手能力。讓我真正的學(xué)會了將理論知識應(yīng)用于實踐.在過去的一周里，如果沒同學(xué)之間的互相幫助，我們的實訓(xùn)將會有很大的敗筆，實訓(xùn)課也無法得以完成。其次，在這一次實訓(xùn)中，使我明白，與同伴的交流合作是很重要的。團隊精神要牢記在心中。第3章 聲控延時夜燈的制作與調(diào)試3.1設(shè)計任務(wù)設(shè)計一個聲控延時夜燈器。具體要求如下：電路通過對聲強的感應(yīng)和檢測處理，來控制照明燈的亮滅；電路在照明燈點亮t秒后自動關(guān)斷，并且時間t可以手動調(diào)節(jié)；根據(jù)電路圖設(shè)計印

14、制電路板，并進行組裝與調(diào)試，印制電路 板安裝工藝應(yīng)符合標準要求。3.2 總體設(shè)計方案根據(jù)實驗要求和器材實際，運用555定時器 7805芯片構(gòu)造聲控延遲夜燈，按照電路圖連接實驗所需電路。 圖3-1聲控延時夜燈電路圖3.3 電路分析與設(shè)計3.3.1 NE555引腳圖如圖3-2為555定時器引腳圖：圖3-2 NE555引腳圖 本電路使用一塊時基電路NE555，其高電平觸發(fā)端6腳和低電平觸發(fā)端2腳相連，構(gòu)成施密特觸發(fā)器，當加在2腳和6腳上的電壓超2/3VCC時，3腳輸出低電平，當加在2腳和6腳上的電壓低于1/3VCC時，3腳輸出高電平。它的各個引腳功能如下：1腳：外接電源負端VSS或接地，一般情況下接

15、地。2腳：低觸發(fā)端TR。3腳：輸出端Vo4腳：是直接清零端。當此端接低電平，則時基電路不工作，此時不論TR、TH處于何電平，時基電路輸出為“0”，該端不用時應(yīng)接高電平。5腳：VC為控制電壓端。若此端外接電壓，則可改變內(nèi)部兩個比較器的基準電壓，當該端不用時，應(yīng)將該端串入一只0.01F電容接地，以防引入干擾。6腳：高觸發(fā)端TH。7腳：放電端。該端與放電管集電極相連，用做定時器時電容的放電。8腳：外接電源VCC，雙極型時基電路VCC的范圍是4.5 16V，CMOS型時基電路VCC的范圍為3 18V。一般用5V。3.3.2 電路的工作原理當有聲波傳入駐極話筒MIC時，MIC將聲波轉(zhuǎn)變成交變電壓信號通過

16、電容C1偶合到三極管Q1上，經(jīng)過Q1、Q2兩級電壓放大后將交變信號送到IC1的低出觸發(fā)端2腳，信號的負半周使電路翻轉(zhuǎn)，TC1由穩(wěn)態(tài)進入暫態(tài)，即TC1被置位，3腳輸出高電平使雙向可硅V1導(dǎo)通，從而使燈泡DP發(fā)光；與此同時接在IC1內(nèi)部7腳、1腳間的三極管C、E極間呈高阻狀態(tài)，直流電源通過R5向電容C2充電。大約經(jīng)過t=1.1R5*C2時間，C2兩端電壓（即6腳電位）上升到2/3電源電壓，IC1又被復(fù)位，暫態(tài)結(jié)束電路回到穩(wěn)態(tài)燈泡DP熄滅、電容C2貯存的電荷通過IC1內(nèi)部三極管放電，為下次開燈作準備。直流電源由220V交流電通過C3、D2降壓、D1半波整流和C4濾波后得到的。R7是為C3提供放電回路

17、的，以避免維修線路板時受到電擊，改變R5的阻值可改變燈亮的持續(xù)時間3.4總電路圖、元器件清單、儀器儀表清單圖3.3總電路圖 3.4.1元器件清單表3-1元器件清單元器件名稱個數(shù)NE555芯片1IN40071MIC1電容4電阻7三極管2小燈泡1780513.4.2儀器儀表清單表3-2儀器儀表清單儀器儀表名稱個數(shù)萬用電路板1萬用表1電烙鐵1焊芯1電工鉗1導(dǎo)線若干3.5 系統(tǒng)安裝、調(diào)試與測量參數(shù)3.5.1 電路連接步驟為（1）根據(jù)設(shè)計要求，畫出電路圖；（2）印制電路板的裝配圖并進行成形處理；（3）用萬用表檢測電源端與接地之間的阻值；（4）按照聲控延時夜燈印制的裝配圖進行安裝；（5）焊接；（6）認真檢測焊接是否正常，萬用表測所焊部分；測試是否成功。3.5.2 實驗調(diào)試結(jié)果 當在駐極話筒處喊一聲，聲控延時夜燈馬上亮了起來，并持續(xù)一段時間后熄滅。重復(fù)調(diào)試幾遍結(jié)果一樣，所以調(diào)試結(jié)果成功。3.6 改進意見與收獲體會 改進意見：電子計數(shù)器的原理實現(xiàn)延時功能。 延時電路可以認為就是一個計數(shù)器，對于由硬件構(gòu)成的定時器，一般是用改變R、C元件值控制定時的，555定時