cd4017流水燈電路設(shè)計(jì)摘要：隨著LED技術(shù)的不斷發(fā)展以及LED在低功耗、長(zhǎng)壽命、環(huán)保等方面的優(yōu)勢(shì)，LED應(yīng)用領(lǐng)域逐漸增多。同時(shí)，許多國(guó)家在看到LED巨大的市場(chǎng)潛力后，紛紛出臺(tái)各項(xiàng)鼓勵(lì)措施大力推動(dòng)LED在各領(lǐng)域中的應(yīng)用。目前，LED的應(yīng)用已經(jīng)從最初的指示燈應(yīng)用轉(zhuǎn)向更具發(fā)展?jié)摿Φ娘@示屏，景觀照明、背光源、汽車車燈、交通燈、照明等領(lǐng)域，LED應(yīng)用正呈現(xiàn)出多樣化發(fā)展趨勢(shì)。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)就是用小功率LED作為發(fā)光體替代實(shí)驗(yàn)室中價(jià)格昂貴的鈉光燈或白熾燈。并利用555定時(shí)器、可變電阻普通電阻、電解電容以及普通電容構(gòu)成可調(diào)驅(qū)動(dòng)電路，驅(qū)動(dòng)CD4017計(jì)數(shù)器構(gòu)成的譯碼電路，使LED依次循環(huán)發(fā)光，從而組成循環(huán)流水燈。關(guān)鍵詞：CD4017 555定時(shí)器LED目錄TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"設(shè)計(jì)任務(wù)和要求 3\o"CurrentDocument"1.引言 4\o"CurrentDocument"2?總體設(shè)計(jì)方案選擇與說(shuō)明 5\o"CurrentDocument"2.1方案選擇 5\o"CurrentDocument"2.2電路工作原理： 5\o"CurrentDocument"3.單元硬件設(shè)計(jì)說(shuō)明 5\o"CurrentDocument"555定時(shí)器 6\o"CurrentDocument"3.2自激多諧振蕩器 103.3十進(jìn)制計(jì)數(shù)/分頻器CD4017 11\o"CurrentDocument"CD4017內(nèi)容說(shuō)明： 11\o"CurrentDocument"CD4017十進(jìn)制計(jì)數(shù)器內(nèi)部電路圖： 12CD4017時(shí)序波形圖： 13\o"CurrentDocument"CD4017引腳圖如下： 14\o"CurrentDocument"CD4017引腳功能： 14\o"CurrentDocument"3.4發(fā)光二極管（LED） 15\o"CurrentDocument"LED特點(diǎn) 13\o"CurrentDocument"LED光源的特點(diǎn) 16\o"CurrentDocument"3.5元件明細(xì)表 17\o"CurrentDocument"4?軟件說(shuō)明 18\o"CurrentDocument"Protel99簡(jiǎn)介 18\o"CurrentDocument"Proteus簡(jiǎn)介 19\o"CurrentDocument"5?安裝調(diào)試方法 19\o"CurrentDocument"5.1安裝方法 19\o"CurrentDocument"5.2調(diào)試方法 20\o"CurrentDocument"6?總結(jié) 207?致謝 21\o"CurrentDocument"8?參考文獻(xiàn) 22\o"CurrentDocument"附錄一 22\o"CurrentDocument"附錄二 24\o"CurrentDocument"附錄三 25附錄四 26設(shè)計(jì)任務(wù)和要求設(shè)計(jì)任務(wù)：以CD4017計(jì)數(shù)器為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)一燈組流動(dòng)速度和亮度均可調(diào)的循環(huán)流水燈。要求：（1） 獨(dú)立完成設(shè)計(jì)任務(wù)，通過(guò)課程設(shè)計(jì)，鍛煉自己綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)的能力，并初步掌握電子技術(shù)設(shè)計(jì)的方法和步驟。（2） 熟悉電子線路Protel99軟件及電子線路仿真Proteus軟件的使用方法。（3） 學(xué)會(huì)查閱資料和手冊(cè)，學(xué)會(huì)選用各種電子元器件。（4） 掌握安裝電子線路的基本技能和調(diào)試方法。（5） 設(shè)計(jì)時(shí)盡量使用廉價(jià)環(huán)保元件。（6） 設(shè)計(jì)產(chǎn)品必須是燈組流動(dòng)速度和亮度均可調(diào)的。引言隨著電子科學(xué)技術(shù)的飛躍發(fā)展以及生活水平的提高，娛樂(lè)場(chǎng)所越來(lái)越多，如酒吧、舞廳、KTV等。我們?cè)谶@些地方看到的循環(huán)彩燈就是最原始的循環(huán)流水燈演變而來(lái)的，而這些燈幾乎用的都是低功耗、長(zhǎng)壽命、環(huán)保等特征的LED。在新興應(yīng)用市場(chǎng)不斷出現(xiàn)的帶動(dòng)下，近些年LED市場(chǎng)規(guī)模快速提升。2005年中國(guó)LED的產(chǎn)量已經(jīng)達(dá)到262.1億只，市場(chǎng)規(guī)模更是突破百億元大關(guān)達(dá)到114.9億元。LED的應(yīng)用領(lǐng)域已經(jīng)從最初簡(jiǎn)單的電器指示燈、LED顯示屏發(fā)展到LCD背光源、景觀照明、室內(nèi)裝飾燈等其他領(lǐng)域。而由于LED具有的長(zhǎng)壽命、無(wú)污染、低功耗的特性，未來(lái)LED還將逐步替代熒光燈、白熾燈成為下一代綠色照明光源。為此，美國(guó)、韓國(guó)、歐盟、中國(guó)臺(tái)灣都制定了適合各國(guó)國(guó)情的半導(dǎo)體照明計(jì)劃，大力推進(jìn)LED燈進(jìn)入普通照明燈具市場(chǎng)。室內(nèi)照明將是LED最具市場(chǎng)規(guī)模和發(fā)展?jié)摿Φ膽?yīng)用。從數(shù)量上看，憑借著國(guó)內(nèi)強(qiáng)大的制造能力，指示燈依舊是LED的使用大戶，其用量占據(jù)LED市場(chǎng)消耗量的半壁江山。但由于指示燈多為普通亮度LED，經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展產(chǎn)量很大早已形成買方市場(chǎng)，供過(guò)于求的市場(chǎng)現(xiàn)狀導(dǎo)致價(jià)格持續(xù)下跌，嚴(yán)重影響了指示燈領(lǐng)域的LED市場(chǎng)規(guī)模增長(zhǎng)。LED指示燈市場(chǎng)規(guī)模只保持了一位數(shù)增長(zhǎng)，但是隨著價(jià)格的進(jìn)一步滑落，LED指示燈市場(chǎng)規(guī)模很難在維持正增長(zhǎng)，預(yù)計(jì)從2006年起，該市場(chǎng)將呈現(xiàn)出負(fù)增長(zhǎng)。對(duì)于進(jìn)入通用照明市場(chǎng)而言，功率白光LED除面臨著諸如發(fā)光效率低、散熱不好、成本過(guò)高等問(wèn)題外，還將面臨到光學(xué)、機(jī)構(gòu)與電控等的整合以及LED照明產(chǎn)品通用標(biāo)準(zhǔn)的制定。解決上述問(wèn)題需要很長(zhǎng)的一段時(shí)間，賽迪顧問(wèn)預(yù)計(jì)LED在2010年前還不能進(jìn)入通用照明市場(chǎng)。由于酒店、商務(wù)會(huì)館、高檔商用寫(xiě)字樓等商用場(chǎng)所相對(duì)于價(jià)格的敏感度低。同時(shí)這些高檔場(chǎng)所更注重于彰顯品味與尊貴的地位,對(duì)于新興產(chǎn)品抱有更大的興趣度。這些都降低了LED照明進(jìn)入的門檻。賽迪顧問(wèn)預(yù)計(jì)LED照明將率先進(jìn)入商用市場(chǎng)，逐步向民用市場(chǎng)擴(kuò)展。總體設(shè)計(jì)方案選擇與說(shuō)明2.1方案選擇根據(jù)課程設(shè)計(jì)的要求：用4017芯片設(shè)計(jì)一流水燈。我的總體設(shè)計(jì)方案如下：由于4017芯片本身是一十進(jìn)制計(jì)數(shù)器（分配器），所以只需在CLK端口（15腳）接入一時(shí)鐘信號(hào)且Q0至Q9端（1至7腳和9、10、11腳）接十只發(fā)光體就可得到一組流水燈。其時(shí)鐘信號(hào)可用時(shí)鐘信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生，也可用簡(jiǎn)單的芯片和元件組合成一多諧振蕩電路產(chǎn)生，發(fā)光體可用鈉光燈、白熾燈、發(fā)光二極管等。但從功耗高低、壽命長(zhǎng)短、價(jià)格、環(huán)保等方面考慮，其時(shí)鐘信號(hào)我采用由555定時(shí)器組成的多諧振蕩器輸出的周期性矩形波，發(fā)光體采用發(fā)光二極管（LED）。4017芯片會(huì)以輸入信號(hào)的高電平為1低電平為0組成以二進(jìn)制數(shù)再轉(zhuǎn)化成十進(jìn)制數(shù)分配給Q0至Q9端，從而使各發(fā)光二極管依次發(fā)光，若輸入信號(hào)不間斷，發(fā)光二極管循環(huán)發(fā)光。2.2電路工作原理：流水燈由555組成的多諧振蕩器和CD4017十進(jìn)制計(jì)數(shù)器電路組成。當(dāng)?shù)谝粋€(gè)脈沖到來(lái)時(shí)Q0輸出高電平，LED1亮，第二個(gè)脈沖到來(lái)時(shí)，Q1輸出高電平，LED2亮，…,直到Q9輸出高電平，LED10亮，接著進(jìn)行下一輪輸出。改變多諧振蕩器的振蕩周期就可以改變燈組的流動(dòng)速度，改變電流的大小可改變燈光的亮暗程度，所以本次課程設(shè)計(jì)以4017芯片為前提設(shè)計(jì)的流水燈其速度和亮度都是可調(diào)的。電路原理圖見(jiàn)附頁(yè)。單元硬件設(shè)計(jì)說(shuō)明在進(jìn)行單元硬件設(shè)計(jì)時(shí)，必須對(duì)所選的器件了解清楚后。下面是對(duì)所有選擇的器件進(jìn)行簡(jiǎn)單的說(shuō)明和分析：

3.1555定時(shí)器555定時(shí)器是一種中規(guī)模集成電路，外形為雙列直插8腳結(jié)構(gòu)，體積很小，使用起來(lái)方便。只要在外部配上幾個(gè)適當(dāng)?shù)淖枞菰?，就可以?gòu)成史密特觸發(fā)器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器及自激多諧振蕩器等脈沖信號(hào)產(chǎn)生與變換電路。它在波形的產(chǎn)生與變換、測(cè)量與控制、定時(shí)電路、家用電器、電子玩具、電子樂(lè)器等方面有廣泛的應(yīng)用。集成555定時(shí)器有雙極性型和CMOS型兩種產(chǎn)品。一般雙極性型產(chǎn)品型號(hào)的最參數(shù)名稱符號(hào)單位參數(shù)電源電壓參數(shù)名稱符號(hào)單位參數(shù)電源電壓VCCv5~16電源電流ICCmA10閾值電壓VTHV八cc觸發(fā)電壓VTRv13Vcc輸出低電平Volv1輸出高電平Vohv13.3最大輸出電流mAW200最高振蕩頻率fMAXKHzW300時(shí)間誤差△tnSW5表3.1(a)雙極性型5G555的主要性能參數(shù)①Vth即Vii，Vtr即Vi2。參數(shù)名稱符號(hào)單位參數(shù)電源電壓Vccv3~18電源電流IccMA60閾值電壓VthV仇觸發(fā)電壓vTRv/v廣3DD輸出低電平vv0.1輸出高電平vv14.8最大輸出電流mAW200最高振蕩頻率fMAXKHz三500時(shí)間誤差△tnS(b)CMOS型7555的主要性能參數(shù)后三位數(shù)都是555，CMOS型產(chǎn)品型號(hào)的最后四位數(shù)都是7555.它們的邏輯功能和外部引線排列完全相同。器件電源電壓推薦為4.5?12V，最大輸出電流200mA以內(nèi)，并能與TTL、CMOS邏輯電平相兼容。其主要參數(shù)見(jiàn)表3.1。

555定時(shí)器的內(nèi)部電路框圖及邏輯符號(hào)和管腳排列分別如圖3.1和圖3.2。引腳功能：Vi1（TH）：高電平觸發(fā)端，簡(jiǎn)稱高觸發(fā)端，又稱閾值端，標(biāo)志為TH。圖3.1圖3.1555定時(shí)器內(nèi)部結(jié)構(gòu)Vi2（TR）：低電平觸發(fā)端，簡(jiǎn)稱低觸發(fā)端，標(biāo)志為TR。vCo：控制電壓端。V。：輸出端。d4」R?■T16TRTH5 55■T16TRTH5 55Vco(a)555的邏輯符 號(hào)VC|—CD蔦11Vry^i8/6655 55|r2丁r□ E41234GNDTRVoRd(b)555的引腳排 列圖3.2555定時(shí)器邏輯符號(hào)和引腳

Dis:放電端。Rd:復(fù)位端。555定時(shí)器內(nèi)含一個(gè)由三個(gè)阻值相同的電阻R組成的分壓網(wǎng)絡(luò)，產(chǎn)生VCC和/VCC兩個(gè)基準(zhǔn)電壓；兩個(gè)電壓比較器C「C2；—個(gè)由與非門G「G2組成的基本RS觸發(fā)器（低電平觸發(fā)）；放電三極管T和輸出反相緩沖器G3。Rd是復(fù)位端，低電平有效。復(fù)位后，基本RS觸發(fā)器的Q端為1（高電平）,經(jīng)反相緩沖器后，輸出為0（低電平）。分析圖8.1的電路：在555定時(shí)器的VCC端和地之間加上電壓，并讓VCO懸空，則比較器C］的同相輸入端接參考電壓/VCC，比較器c2反相輸入端接參考電壓/VCC，為了學(xué)習(xí)方便，我們規(guī)定：當(dāng)TH端的電壓>2；VCC時(shí)，寫(xiě)為VTH=1，當(dāng)TH端的電壓<2；VCc時(shí)，寫(xiě)為TH=0TH=0。VTR=0。①低觸發(fā)：當(dāng)輸入電壓Vi2</VCC且Vi1<^VCC時(shí)，VTR=0,VTH=0,當(dāng)TR端的電壓>i；vcc時(shí)，寫(xiě)為vtr=i,當(dāng)TR端的電壓v.i；vcc時(shí)，寫(xiě)為比較器c2輸出為低電平,q輸出為高電平，基本RS觸發(fā)器的輸入端S=0、R=1，使Q=1，Q=0,經(jīng)輸出反相緩沖器后，VO=1,T截止。這時(shí)稱555定時(shí)器“低觸發(fā)”保持：若vi2>1；vCC且Vi1</VCC，則VTR=1，VTH=0，S=R=1，基本RS觸發(fā)器保持，V。和T狀態(tài)不變，這時(shí)稱555定時(shí)器“保持”。高觸發(fā)：若Vi1>/VCC，則VTH=1，比較器C］輸出為低電平，無(wú)論c2輸出何種電平，基本RS觸發(fā)器因R=0,使Q=1，經(jīng)輸出反相緩沖器后，V°=0；T導(dǎo)通。這時(shí)稱555定時(shí)器“高觸發(fā)”555定時(shí)器的“低觸發(fā)”“高觸發(fā)”和“保持”三種基本狀態(tài)和進(jìn)入狀態(tài)的條件（即Vth、Vtr的“0”、T）必須牢牢掌握。Vco為控制電壓端，在Vco端加入電壓，可改變兩比較器C］、c2的表3.2555定時(shí)器控制功能表輸入輸出THTRRdVoDisXXLL導(dǎo)通<23vcc<13vccHH截止忙3ccz3cc<23vcc>13vccH不變不變廣3ccz3cc>23vccXHL導(dǎo)通3cc參考電壓。正常工作時(shí)，要在Vco和地之間接0.01“F（電容量標(biāo)記為103）電容。放電管T］的輸出端Dis為集電極開(kāi)路輸出。555定時(shí)器的控制功能說(shuō)明見(jiàn)表3.2。根據(jù)555定時(shí)器的控制功能，可以制成各種不同的脈沖信號(hào)產(chǎn)生與處理電路電路，例如，史密特觸發(fā)器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、自激多諧振蕩器等。3.2自激多諧振蕩器圖3.3所示為自激多諧振蕩器電路和波形圖。自激多諧振蕩器用于產(chǎn)生連續(xù)的脈沖信號(hào)。電路采用電阻、電容組成RC定時(shí)電路，用于設(shè)定脈沖的周期和寬度。調(diào)節(jié)RW或電容C,可得到不同的時(shí)間常數(shù)；還可產(chǎn)生周期和脈寬可變的方W波輸出。脈沖寬度計(jì)算公式：Tw~0.7(R1+Rw+R2)CR1K豐ClRW100K1THTR846555C3103C210uF(a)自激多諧振蕩器電路VCLVo廠JR1K豐ClRW100K1THTR846555C3103C210uF(a)自激多諧振蕩器電路VCLVo廠J廠1VoTwM V3V1V2T(b)振蕩波形圖3.3自激多諧振蕩器電路和波形圖振蕩周期計(jì)算公式：T~0.7(R1+RW+2R2)C電容器C的充電電阻是R1+Rw+R2，放電電阻是R2。當(dāng)VC是低電平時(shí)，1W2 2 C555定時(shí)器低觸發(fā)，V。為高電平，放電管T截止，電容器經(jīng)(R1+RW+R2)充電，當(dāng)充電至VC=VTH>VCC時(shí)，電路高觸發(fā)，輸出V。變?yōu)榈碗娖剑烹姽躎導(dǎo)通，電容器經(jīng)R2放電，當(dāng)放電至VC=VTRv.1；VCC時(shí)，電路又進(jìn)入低觸發(fā)，V。變?yōu)楦唠娖剑绱酥芏鴱?fù)始，循環(huán)不止，輸出連續(xù)脈沖信號(hào)。3.3十進(jìn)制計(jì)數(shù)/分頻器CD4017CD4017內(nèi)容說(shuō)明：CD4017是5位Johnson計(jì)數(shù)器，具有10個(gè)譯碼輸出端，CP、CR、INH輸入端。時(shí)鐘輸入端的斯密特觸發(fā)器具有脈沖整形功能,對(duì)輸入時(shí)鐘脈沖上升和下降時(shí)間無(wú)限制。INH為低電平時(shí)，計(jì)數(shù)器在時(shí)鐘上升沿計(jì)數(shù)；反之，計(jì)數(shù)功能無(wú)效。CR為高電平時(shí)，計(jì)數(shù)器清零。Johnson計(jì)數(shù)器，提供了快速操作、2輸入譯碼選通和無(wú)毛刺譯碼輸出。防鎖選通，保證了正確的計(jì)數(shù)順序。譯碼輸出一般為低電平，只有在對(duì)應(yīng)時(shí)鐘周期內(nèi)保持高電平。在每10個(gè)時(shí)鐘輸入周期CO信號(hào)完成一次進(jìn)位，并用作多級(jí)計(jì)數(shù)鏈的下級(jí)脈動(dòng)時(shí)鐘。CD4017提供了16引線多層陶瓷雙列直插(D)、熔封陶瓷雙列直插(J)、塑料雙列直插(P)和陶瓷片狀載體(04種封裝形式。3?3?2CD4017十進(jìn)制計(jì)數(shù)器內(nèi)部電路圖:CD4G17B閱(H* 、CL(M*亠也閱(H* 、CL(M*亠也廠EKMkl：7■ °圖3.4數(shù)字電路CD4017是十進(jìn)制計(jì)數(shù)/分頻器，它的內(nèi)部由計(jì)數(shù)器及譯碼器兩部分組成，由譯碼輸出實(shí)現(xiàn)對(duì)脈沖信號(hào)的分配，整個(gè)輸出時(shí)序就是QO、Q1、Q2、…、Q9依次出現(xiàn)與時(shí)鐘同步的高電平，寬度等于時(shí)鐘周期。CD4017有10個(gè)輸出端（Q0?Q9）和1個(gè)進(jìn)位輸出端?Q5-9。每輸入10個(gè)計(jì)數(shù)脈沖，?Q5-9就可得到1個(gè)進(jìn)位正脈沖，該進(jìn)位輸出信號(hào)可作為下一級(jí)的時(shí)鐘信號(hào)。CD4017有3個(gè)輸（MR、CP0和?CP1），MR為清零端，當(dāng)在MR端上加高電平或正脈沖時(shí)其輸出Q0為高電平，其余輸出端（Q1?Q9）均為低電平。CP0和?CPl是2個(gè)時(shí)鐘輸入端，若要用上升沿來(lái)計(jì)數(shù)，則信號(hào)由CP0端輸入；若要用下降沿來(lái)計(jì)數(shù)，則信號(hào)由?CPl端輸入。設(shè)置2個(gè)時(shí)鐘輸入端，級(jí)聯(lián)時(shí)比較方便，可驅(qū)動(dòng)更多二極管發(fā)光。由此可見(jiàn)，當(dāng)CD4017有連續(xù)脈沖輸入時(shí)，其對(duì)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。CD4017有兩個(gè)時(shí)鐘端CP和EN，若用時(shí)鐘脈沖的上沿計(jì)數(shù)，則信號(hào)從CP端輸入；若用下降沿計(jì)數(shù)，則信號(hào)從EN端輸入。設(shè)置兩個(gè)時(shí)鐘端是為了級(jí)聯(lián)方便。3.3.3CD4017時(shí)序波形圖：clockfLrLrLrLrLrLrLrLTLnjxrLrLrLrREStT CLOCKINHIBIT!_I“0“「t mf- \??2" r~f》Il HiaMT嚴(yán)nn_"fl"CARRYOUTi j…2-Grl”沖 furCD4O!?S.圖3.53.4CD4017引腳圖如下:CETCCETCCP：時(shí)鐘輸入端MR：清除端CE：禁止端Q0-Q9計(jì)數(shù)脈沖輸出端VCC：正電源GND：地3.3.5CD4017引腳功能：CD4017內(nèi)部是除10的計(jì)數(shù)器及二進(jìn)制對(duì)10進(jìn)制譯碼電路。CD4017有16支腳,除電源腳VCC及GND為電源接腳，輸入電壓范圍為3-15V之外，其余接腳為：、頻率輸入腳：CL0CK(Pin14),為頻率信號(hào)的輸入腳。、數(shù)據(jù)輸出腳：1)、Q1-Q9(Pin3,2,4,7,10,5,6,9,11),為解碼后的時(shí)進(jìn)制輸出接腳，被計(jì)數(shù)到的值，其輸出為Hi,其余為L(zhǎng)o電位。2)、CARRYOUT(Pinl2),進(jìn)位腳，當(dāng)4017計(jì)數(shù)10個(gè)脈沖之后，CARRYOUT將輸出一個(gè)脈波，代表產(chǎn)生進(jìn)位，共串級(jí)計(jì)數(shù)器使用。、控制腳：、CLEAR(Pin15)：清除腳或稱復(fù)位(Reset)腳，當(dāng)此腳為Hi時(shí)，會(huì)使CD4017的Q0為”1”，其余Q1-Q9為”0”。、CLOCKENABLE(Pin13)，時(shí)序允許腳，當(dāng)此腳為低電位，CLOCK輸入脈波在正緣時(shí)，會(huì)使CD4017計(jì)數(shù)，并改變Q1-Q9的輸出狀態(tài)。3.4發(fā)光二極管(LED)LED(LightEmittingDiode)，發(fā)光二極管，是一種固態(tài)的半導(dǎo)體器件，它可以直接把電轉(zhuǎn)化為光。LED的心臟是一個(gè)半導(dǎo)體的晶片，晶片的一端附在一個(gè)支架上，一端是負(fù)極，另一端連接電源的正極，使整個(gè)晶片被環(huán)氧樹(shù)脂封裝起來(lái)。半導(dǎo)體晶片由兩部分組成，一部分是P型半導(dǎo)體，在它里面空穴占主導(dǎo)地位，另一端是N型半導(dǎo)體，在這邊主要是電子。但這兩種半導(dǎo)體連接起來(lái)的時(shí)候，它們之間就形成一個(gè)“P-N結(jié)”。當(dāng)電流通過(guò)導(dǎo)線作用于這個(gè)晶片的時(shí)候，電子就會(huì)被推向P區(qū)，在P區(qū)里電子跟空穴復(fù)合，然后就會(huì)以光子的形式發(fā)出能量，這就是LED發(fā)光的原理。而光的波長(zhǎng)也就是光的顏色，是由形成P-N結(jié)的材料決定的。LED特點(diǎn)LED的內(nèi)在特征決定了它是最理想的光源去代替?zhèn)鹘y(tǒng)的光源，它有著廣泛的用途。體積?。篖ED基本上是一塊很小的晶片被封裝在環(huán)氧樹(shù)脂里面，所以它非常的小，非常的輕。耗電量低：LED耗電非常低，一般來(lái)說(shuō)LED的工作電壓是2-3.6V。工作電流是0.02-0.03A。這就是說(shuō)：它消耗的電不超過(guò)0.1W。使用壽命長(zhǎng)：在恰當(dāng)?shù)碾娏骱碗妷合?，LED的使用壽命可達(dá)10萬(wàn)小時(shí)。高亮度、低熱量：比HID或白熾燈更少的熱輻射。環(huán)保：LED是由無(wú)毒的材料作成，不像熒光燈含水銀會(huì)造成污染，同時(shí)LED也可以回收再利用。紅光LED含有大量的As(砷)，劇毒堅(jiān)固耐用：LED是被完全的封裝在環(huán)氧樹(shù)脂里面，它比燈泡和熒光燈管都堅(jiān)固。燈體內(nèi)也沒(méi)有松動(dòng)的部分，這些特點(diǎn)使得LED可以說(shuō)是不易損壞的?？煽匦詮?qiáng)：可以實(shí)現(xiàn)各種顏色的變化。LED光源的特點(diǎn)電壓：led使用低壓電源，供電電壓在6-24v之間，根據(jù)產(chǎn)品不同而異,所以它是一個(gè)比使用高壓電源更安全的電源，特別適用于公共場(chǎng)所。效能：消耗能量較同光效的白熾燈減少80%適用性：很小，每個(gè)單元led小片是3-5mm的正方形，所以可以制備成各種形狀的器件，并且適合于易變的環(huán)境穩(wěn)定性：10萬(wàn)小時(shí)，光衰為初始的50%5?響應(yīng)時(shí)間：其白熾燈的響應(yīng)時(shí)間為毫秒級(jí)，led燈的響應(yīng)時(shí)間為納秒級(jí)對(duì)環(huán)境污染：無(wú)有害金屬汞顏色：改變電流可以變色，發(fā)光二極管方便地通過(guò)化學(xué)修飾方法，調(diào)整材料的能帶結(jié)構(gòu)和帶隙，實(shí)現(xiàn)紅黃綠蘭橙多色發(fā)光。如小電流時(shí)為紅色的LED,隨著電流的增加，可以依次變?yōu)槌壬?，黃色，最后為綠色8?價(jià)格：led的價(jià)格比較昂貴，較之于白熾燈，幾只led的價(jià)格就可以與一只白熾燈的價(jià)格相當(dāng)，而通常每組信號(hào)燈需由上300?500只二極管構(gòu)成。參數(shù)表表3.4產(chǎn)品型號(hào)LensColur外觀顏色EmittirLg二口丄w發(fā)光顏色F■:>rw:ardCurrmilt正向電疣(mA)Furw：±rdVultage正向電壓(V)HumiTLantWavelength主波長(zhǎng)(run)Lujtiin>:>ueFlm:光通量(lfTl)Typ.（典型值）Min.O小值］Max.丈值〕Min.O小值］Max.遙大值］Min.O小值］Max.〔攝丈值〕FZ-F001BWDX-XXXFCle：±fFm_eWhitm3503.003.808000K12000K40100FZ-P001SWDX-XXXPCle：±fWarmWhite3503.003.804000KSOOLik50110Fz-pooimx-xxxpCle：±fBlue3503.003.802300K38001：40100FZ-POO1BHDX-XXXPCle：±fGreen3503.003.80450475820FZ-FOOIGHDX-XXXFW：atErCle：±fYellow3503.003.84905305080FZ-POO1AYDX-XXXPW：atErCle：±fRed3502.02.85855953060Z-FOO1OMX-XXXFCle：±fInfr：±red3502.02.862063030603.5元件明細(xì)表PartTypeDesignatorFootprint2U2/16VCl10KR247KR356R1100R4103C2220U/16VC3555U1DIP-84007DI4017U2DIP-16表3.5軟件說(shuō)明4.1Protel99簡(jiǎn)介Protel99SE是Protel公司近10年來(lái)致力于Windows平臺(tái)開(kāi)發(fā)的最新結(jié)晶,能實(shí)現(xiàn)從電學(xué)概念設(shè)計(jì)到輸出物理生產(chǎn)數(shù)據(jù)，以及這之間的所有分析、驗(yàn)證和設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)管理。因而今天的Protel最新產(chǎn)品已不是單純的PCB（印制電路板）設(shè)計(jì)工具，而是一個(gè)系統(tǒng)工具，覆蓋了以PCB為核心的整個(gè)物理設(shè)計(jì)。最新版本的Protel軟件可以毫無(wú)障礙地讀Oread、Pads、Accel（PCAD）等知名EDA公司設(shè)計(jì)文件，以便用戶順利過(guò)渡到新的EDA平臺(tái)。DesignExplorer的$￡P(guān)rotel99SE共分5個(gè)模塊，分別是原理圖設(shè)計(jì)、PCB設(shè)計(jì)（包含信號(hào)完整性分析）、自動(dòng)布線器、原理圖混合信號(hào)仿真、PLD設(shè)計(jì)。以下介紹一些Protel99SE的部分最新功能：?可生成30多種格式的電氣連接網(wǎng)絡(luò)表；?強(qiáng)大的全局編輯功能；?在原理圖中選擇一級(jí)器件,PCB中同樣的器件也將被選中；?同時(shí)運(yùn)行原理圖和PCB，在打開(kāi)的原理圖和PCB圖間允許雙向交叉查找元器件、引腳、網(wǎng)絡(luò)?既可以進(jìn)行正向注釋元器件標(biāo)號(hào)（由原理圖到PCB），也可以進(jìn)行反向注釋（由PCB到原理圖），以保持電氣原理圖和PCB在設(shè)計(jì)上的一致性；?滿足國(guó)際化設(shè)計(jì)要求（包括國(guó)標(biāo)標(biāo)題欄輸出,GB4728國(guó)標(biāo)庫(kù)）；*方便易用的數(shù)模混合仿真（兼容SPICE3f5）；?支持用CUPL語(yǔ)言和原理圖設(shè)計(jì)PLD,生成標(biāo)準(zhǔn)的JED下載文件；*PCB可設(shè)計(jì)32個(gè)信號(hào)層，16個(gè)電源-地層和16個(gè)機(jī)加工層；?強(qiáng)大的“規(guī)則驅(qū)動(dòng)”設(shè)計(jì)環(huán)境，符合在線的和批處理的設(shè)計(jì)規(guī)則檢查；?智能覆銅功能，覆鈾可以自動(dòng)重鋪；?提供大量的工業(yè)化標(biāo)準(zhǔn)電路板做為設(shè)計(jì)模版；?放置漢字功能；?可以輸入和輸出DXF、DWG格式文件,實(shí)現(xiàn)和AutoCAD等軟件的數(shù)據(jù)交換;?智能封裝導(dǎo)航（對(duì)于建立復(fù)雜的PGA、BGA封裝很有用）；?方便的打印預(yù)覽功能，不用修改PCB文件就可以直接控制打印結(jié)果；?獨(dú)特的3D顯示可以在制板之前看到裝配事物的效果；?強(qiáng)大的CAM處理使您輕松實(shí)現(xiàn)輸出光繪文件、材料清單、鉆孔文件、貼片機(jī)文件、測(cè)試點(diǎn)報(bào)告等；?經(jīng)過(guò)充分驗(yàn)證的傳輸線特性和仿真精確計(jì)算的算法,信號(hào)完整性分析直接從PCB啟動(dòng)；?反射和串?dāng)_仿真的波形顯示結(jié)果與便利的測(cè)量工具相結(jié)合。Proteus簡(jiǎn)介Proteus軟件已有20多年的歷史，采用PC進(jìn)行虛擬仿真實(shí)驗(yàn)要比采用單片機(jī)實(shí)驗(yàn)箱更為有效，因?yàn)橛脩艨梢愿鶕?jù)需要隨時(shí)對(duì)原理電路圖進(jìn)行修改，并立即獲得仿真結(jié)果。由于在PC上修改原理電路圖要比在實(shí)驗(yàn)箱上修改硬件電路容易得多，而且還可以根據(jù)設(shè)計(jì)要求采用不同元器件，或者修改元器件參數(shù)以獲得不同輸出結(jié)果，在成功進(jìn)行虛擬仿真并獲得期望結(jié)果的條件下，再制作實(shí)際硬件進(jìn)行在線調(diào)試，可以獲得事半功倍的效果。安裝調(diào)試方法5.1安裝方法現(xiàn)在電路板上畫(huà)好實(shí)物電路圖，然后將實(shí)物一一對(duì)應(yīng)地安裝在上面焊接。電路板制作方法如下：將敷銅板裁成電路圖所需尺寸。把蠟紙放在鋼板上，用筆將電路圖按1:1刻在蠟紙上，并把刻在蠟紙上的電路圖按電路板尺寸剪下，剪下的蠟紙放在所印敷銅板上。取少量油漆與滑石粉調(diào)成稀稠合適的印料，用毛刷蘸取印料，均勻地涂到蠟紙上，反復(fù)幾遍，印制板即可印上電路。這種刻板可反復(fù)使用，適于小批量制作。以氯酸鉀1克，濃度15%的鹽酸40毫升的比例配制成腐蝕液，抹在電路板上需腐蝕的地方進(jìn)行腐蝕。將腐蝕好的印制板反復(fù)用水清洗。用香蕉水擦掉油漆，再清洗幾次，使印制板清潔，不留腐蝕液。抹上一層松香溶液待干后鉆孔。5.2調(diào)試方法實(shí)物元件安裝焊接好以后接入電源進(jìn)行調(diào)試。由于此次設(shè)計(jì)所用元件都是一些低功耗元件，所以調(diào)試電源采用9-12v之間的電壓。由于焊接時(shí)比較細(xì)心，所以沒(méi)有出現(xiàn)錯(cuò)誤一次調(diào)試成功。調(diào)試時(shí)發(fā)現(xiàn)調(diào)試電壓越大LED越亮且改變可變電阻R3的大小燈組流動(dòng)速度也跟著改變，此實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與理論相吻合，再次證明了此次設(shè)計(jì)是相當(dāng)成功的。6?總結(jié)電子電路課程設(shè)計(jì)是建立在已學(xué)的模擬電子技術(shù)和數(shù)字電子技術(shù)課程以后，綜合運(yùn)用這兩門課程所