多功能流水灯设计_毕业设计说明书
- 格式:doc
- 大小:1015.50 KB
- 文档页数:31
注:1、此表一组一表二份,课程设计小组组长一份;任课教师授课时自带一份备查。
2、课程设计结束后与“课程设计小结”、“学生成绩单”一并交院教务存档。
摘要这次设计的多功能流水灯是CC4510芯片,CD4013芯片,CC4028芯片NE555芯片的集成电路,是CC4510芯片,CD4013芯片,CC4028芯片和NE555芯片的综合运用。
该流水灯的功能是能够根据需要实现自动或手动控制彩灯的正逆流向。
本次设计的方案中利用555定时电路组成一个多写振荡器,发出脉冲,作为计数器的时钟脉冲源。
通过分频器改变时钟脉冲的频率,从而改变流速;CC4510计数器和CC4013触发器进行计数和控制流向实现正逆向流水,配合二极管,进而形成相应的多功能流水灯电路。
在整个课题设计的准备和调试过程中,通过与同组人的共同努力,顺利地完成了课程的设计和制作。
准备工作主要是收集信息,通过互联网查找一些相关的资料,并向学长虚心学习一些经验。
调试过程中发现了一些问题,通过共同的分析研究得到的解决,此次的课程设计巩固了前阶段所学的理论知识,增强了动手时间能力。
在这次设计过程中,采用了模块设计,使得电路能更简洁,在排除障碍过程中也能很好的找到问题的根源。
根据原理图,领好元器件,排好版后,连接线路。
关键字:多功能,流水,正逆目录前言 (1)第一章设计要求及系统组成 (2)1.1要求设计 (2)1.2系统组成 (2)第二章系统设计方案选择 (3)2.1方案一 (3)2.2方案二 (4)2.3方案三 (4)第三章设计方案及工作原理 (5)3.1时钟信号电路 (5)3.2计数译码电路 (7)3.3控制电路 (8)3.4总体电路 (9)第四章实验,调试及测试结果与分析 (11)结论 (12)参考文献 (13)附录一芯片管脚功能图 (14)附录二元件清单 (18)附录三电路原理总图 (19)前言随着电子技术的快速发展尤其是数字技术的突飞猛进,多功能流水灯凭着简易,高效,稳定等特点得到普遍的应用。
流水灯毕业设计篇一:毕业设计用单片机实现流水灯的控制毕业设计(论文)20XX 年 12月摘要近年来随着科技的飞速发展,单片机的应用正在不断地走向深入,同时带动传统控制检测日新月异更新。
在实时检测和自动控制的单片机应用系统中,单片机往往是作为一个核心部件来使用,仅单片机方面知识是不够的,还应根据具体硬件结构,以及针对具体应用对象特点的软件结合,加以完善。
正文首先介绍本课题的背景、研究意义及完成的任务功能;接着简单描述设计过程中所用的一些主要元器件、方案的论证,以及介绍了系统硬件工作原理,并且附以系统硬件设计框图;其次阐述了PCB板的画质、制作、实物的完成、程序的编写和调试;最后对本设计进行了总结。
本次毕业设计根据设计要求,基本达到预期的目的。
即通过ATmega16单片机来控制16x8的贴片发光二极管矩阵显示,以中、明字符为例,分别可以实现‘全亮’到字模‘中’再到字模‘明’到‘全暗’的循环显示。
用户可以按照自己的喜好选择不同的字模、显示方式。
关键词:单片机 ATmega16 发光二极管霓虹灯AbstractIn recent years, with the rapid development of science and technology, SCM applications are continually deepening, while the traditional control test drive rapid updates. In real-time detection and control of the microxxputer application system, the microcontroller is often used as a core xxponent, Jin Zhi Shi MCU side is not enough, Haiyinggenju specific hardware structure and application specific characteristics of the software Duixiang Jie He, to be perfect.The text introduces the subject of this issue background, significance, and xxplete functionality.A brief description of the design process used in some of the major xxponents of the demonstration program, and introduced the principle of the system hardware, and attached to the system hardware design block diagram; second section describes the PCB board of the definition, production, physical xxpletion of the preparation process and debugging; Finally, a summary of the design.The graduation project according to set requirements, achieves the desired purpose. ATmega16 microcontroller to control through the SMD LEDs 16x8 matrix display to the Ming character, for example, were able to achieve 'full light' to the font 'in' then font 'out' to 'all dark' cycle of display. Users can follow their own preferences to select a different font, displayKeywords: microcontroller ATmega16 LBD Neon 目录第一章绪论 11.1课程研究背景11.2 课程研究的意义11.3 课程研究的任务2第二章本设计所用的主要电子器件简介32.1 AVR ATmega16 单片机简介32.2 锁存器 MC74HC373简介52.3 8x16贴片发光二极管矩阵简介62.4 稳压器ams117 简介?????????????????? ??6第三章基本原理?????????????????????? ??73.1 总体设计思路73.2方案论证与比较83.2.1 显示部分方案论证与选择 83.2.2 驱动部分设计方案论证与选择 83.3 电源模块的选择9第四章设计过程 104.1 单元电路设计104.1.1 控制部分电路 104.1.2显示部分电路 114.1.3 ams117稳压电路114.2 软件设计 134.3 制版做实物134.3.1 PROTEL DXP 简介144.3.2实物制作 17第五章遇到的问题及调试 185.1遇到的问题及解决方法185.1.1 硬件方面185.1.2 程序的调试185.2各点电压及波形测试195.3结果分析205.4材料清单20 结束语 22篇二:花样摘要近年来随着科技的飞速发展,单片机的应用正在不断地走向深入,同时带动传统控制检测日新月异更新。
流水灯led毕业设计流水灯(LED)毕业设计引言:在现代科技发展的背景下,LED(Light Emitting Diode,发光二极管)作为一种新型照明技术,被广泛应用于各个领域。
在本文中,将介绍一个基于流水灯(LED)的毕业设计项目,探讨其设计思路、实现方法以及应用前景。
一、设计思路1.1 设计目标流水灯作为一种常见的照明装饰,常用于舞台灯光、建筑物照明等场合。
本设计旨在通过使用LED灯珠,实现一个具有良好视觉效果的流水灯,同时考虑到节能环保的特点。
1.2 设计原理流水灯的工作原理是通过控制LED灯珠的亮灭顺序和时间间隔,使得灯珠在空间上形成流动的效果。
为了实现这个目标,需要使用微控制器、电路板和LED 灯珠等元件。
二、实现方法2.1 硬件设计在硬件设计方面,需要考虑以下几个关键点:(1)LED灯珠的选择:选择高亮度、低功耗的LED灯珠,以确保流水灯的亮度和节能性。
(2)电路板设计:设计合理的电路板,将LED灯珠与微控制器相连,以实现流水灯的控制和调节。
(3)电源供应:选择适当的电源供应方式,确保流水灯的正常工作。
2.2 软件设计在软件设计方面,需要编写程序控制LED灯珠的亮灭顺序和时间间隔。
可以使用C语言或者其他编程语言,通过控制微控制器的输出口,实现流水灯的效果。
三、应用前景流水灯作为一种照明装饰,具有广泛的应用前景。
随着人们对照明环境的要求越来越高,流水灯的市场需求也在不断增加。
在舞台演出、商业广告、城市景观等领域,流水灯都有着广泛的应用。
而且,由于LED灯珠具有节能环保的特点,流水灯的使用也符合现代社会对绿色环保的追求。
结论:通过对流水灯(LED)毕业设计的介绍,我们可以看到LED照明技术在流水灯领域的应用前景十分广阔。
通过合理的硬件设计和软件编程,可以实现一个具有良好视觉效果的流水灯。
同时,流水灯的使用还能够满足节能环保的需求,具有广泛的市场潜力。
相信在未来的发展中,LED流水灯将会在照明装饰领域发挥更加重要的作用。
流水灯毕业设计流水灯毕业设计在现代科技的快速发展下,电子技术已经成为我们生活中不可或缺的一部分。
而作为电子技术的重要应用之一,流水灯在各种场合中得到了广泛的应用。
流水灯以其炫目的效果和多样的变化方式,成为了人们喜爱的装饰品。
因此,我决定选择流水灯作为我的毕业设计主题。
首先,我将介绍流水灯的基本原理和工作方式。
流水灯由一组LED灯组成,这些LED灯按照一定的顺序依次点亮和熄灭,形成了流动的效果。
其原理是通过电子元器件控制LED灯的亮灭状态,从而实现流水灯的效果。
流水灯的工作方式可以通过编程来实现,也可以通过硬件电路来控制。
接下来,我将介绍我设计的流水灯的具体实现方法。
首先,我选择了一款高亮度的RGB LED灯,这样可以实现更丰富的灯光效果。
然后,我设计了一个控制电路,通过控制电路中的开关和计时器,可以实现流水灯的效果。
在控制电路中,我使用了555定时器芯片来控制LED灯的亮灭时间和顺序。
通过调整定时器的参数,可以实现不同的流水灯效果。
为了提高流水灯的可变性和实用性,我还添加了一些功能。
首先,我设计了一个可调节亮度的电路,可以根据需要调整流水灯的亮度。
其次,我增加了一个音乐控制模块,可以根据音乐的节奏和音量来控制流水灯的亮灭状态。
这样,流水灯可以根据音乐的节奏变化而变化,增加了观赏性和趣味性。
在设计的过程中,我遇到了一些困难和挑战。
首先,LED灯的控制需要精确的时间控制,因此我需要学习和掌握555定时器芯片的使用方法。
其次,音乐控制模块的设计需要对音频信号的处理有一定的了解。
为了解决这些问题,我查阅了大量的资料,进行了反复的实验和调试。
在完成设计后,我进行了实际的制作和调试。
通过焊接电路板、连接元器件和编写程序,我最终成功地制作出了一款功能完善、效果出色的流水灯。
在调试过程中,我发现了一些问题,并进行了相应的修改和优化。
经过多次的调试和改进,流水灯的效果达到了我预期的效果。
通过这次毕业设计,我不仅学到了很多电子技术的知识,还提高了自己的动手能力和解决问题的能力。
基于51单片机的流水灯毕业设计方案:一、引言流水灯是一种常见的电子设计项目,适合初学者练习和毕业设计。
通过使用51单片机和少量外围元件,可以实现一个简单而有趣的流水灯效果。
本文将介绍基于51单片机的流水灯设计方案,包括硬件连接、软件程序设计和效果展示等内容。
二、硬件设计1. 材料准备:51单片机(如STC89C52)、LED灯若干(建议4-8个)、电阻、面包板、连线等。
2. 连接方式:将LED灯按顺序连接到51单片机的IO口,每个LED 灯通过一个电阻连接到IO口,确保电流限制。
3. 电源供应:连接电源至电路板,保证正常工作电压和电流。
三、软件设计1. 编程环境:使用Keil C51等集成开发环境进行程序编写。
2. 程序设计:设计一个循环移位的程序,控制51单片机的IO口依次点亮LED灯,形成流水灯效果。
3. 定时控制:通过定时器中断或延时函数控制LED灯的亮灭时间,实现流水灯的效果。
四、效果展示1. 烧录程序:将编写好的程序烧录到51单片机中。
2. 调试测试:连接电路并通电,观察LED灯按顺序点亮并流动的效果。
3. 优化改进:根据实际效果调整程序和硬件设计,优化流水灯的效果和稳定性。
五、注意事项1. 电路连接:确保电路连接正确,避免短路或接反现象。
2. 程序设计:合理设计程序逻辑,确保LED灯的流水效果符合预期。
3. 调试测试:在调试过程中注意观察LED灯的亮暗情况,及时发现问题并进行调整。
六、总结基于51单片机的流水灯设计是一个适合初学者和毕业设计的简单而有趣的项目,通过设计和实现可以提升对单片机编程和电路连接的理解和技能。
希望通过本文的介绍,读者能够顺利完成基于51单片机的流水灯毕业设计,并在实践中不断提升自己的电子设计能力。
CD4017流水灯电路设计摘要:随着LED技术的不断发展以及LED在低功耗、长寿命、环保等方面的优势,LED应用领域逐渐增多。
同时,许多国家在看到LED巨大的市场潜力后,纷纷出台各项鼓励措施大力推动LED在各领域中的应用。
目前,LED的应用已经从最初的指示灯应用转向更具发展潜力的显示屏,景观照明、背光源、汽车车灯、交通灯、照明等领域,LED应用正呈现出多样化发展趋势。
本次毕业设计就是用小功率LED作为发光体替代实验室中价格昂贵的钠光灯或白炽灯。
并利用555定时器、可变电阻普通电阻、电解电容以及普通电容构成可调驱动电路,驱动CD4017计数器构成的译码电路,使LED依次循环发光,从而组成循环流水灯。
关键词: CD4017 555定时器LED目录设计任务和要求 (3)1.引言 (4)2.总体设计方案选择与说明 (5)2.1 方案选择 (5)2.2 电路工作原理: (5)3.单元硬件设计说明 (5)3.1 555定时器 (6)3.2 自激多谐振荡器 (10)3.3 十进制计数/分频器CD4017 (11)3.3.1 CD4017内容说明: (11)3.3.2 CD4017十进制计数器内部电路图: (12)3.3.3 CD4017时序波形图: (13)3.3.4 CD4017引脚图如下: (14)3.3.5 CD4017引脚功能: (14)3.4 发光二极管(LED) (15)3.4.1 LED 特点 (13)3.4.2 LED光源的特点 (16)3.5 元件明细表 (17)4.软件说明 (18)4.1 Protel99简介 (18)4.2 Proteus简介 (19)5.安装调试方法 (19)5.1 安装方法 (19)5.2 调试方法 (20)6.总结 (20)7.致谢 (21)8.参考文献 (22)附录一 (22)附录二 (24)附录三 (25)附录四 (26)设计任务和要求设计任务:以CD4017计数器为基础设计一灯组流动速度和亮度均可调的循环流水灯。
课程设计说明书课程设计名称:数字逻辑课程设计课程设计题目:多功能流水灯学院名称:信息工程学院专业:计算机科学与技术班级:xxxx学号:xxx 姓名:xxx评分:教师:20 12 年x 月x 日数字逻辑课程设计任务书20 11 -20 12 学年第二学期第18 周-19 周题目多功能流水灯内容及要求设计一个灯流水控制电路。
主要实现定时功能。
即在预定时间下实现一个控制信号来控制灯的流向和间歇,此功能可用可逆计数器和译码器来实现正,逆流水。
用到的器件有CD4510,CD4028. CD4017,CD4013,NE555. 发光二极管。
要求:能实现正,逆流水,电路还应能实现自控,手控及流向的控制。
进度安排:1、根据任务要求,查阅相关资料,完成设计的前期工作;(两天)2、根据资料,进行方案设计并对比论证,完成参数计算;(三天)3、库房领取元器件,联接电路,完成电路调试;(五天)4、检查完毕后,撰写实验报告。
学生姓名: xxx xxx指导时间2019,6.11-----2019.6.22 指导地点: E 楼 504 室任务下达2019 年 6月11 日任务完成20 12 年 6 月 22 日考核方式 1.评阅□ 2.答辩□ 3.实际操作█ 4.其它□指导教师xxx 系(部)主任摘要在电子产品普及的今天,我们经常看到各种各样指示灯,其中逻辑电路设计的多功能流水灯,就是其中具有代表性的一种。
这款电路设计是利用数字电子集成芯片而建立的,其中尤以计时器,触发器应用最为突出。
本次设计用芯片CD4510可预置可逆计数器产生的数字信号给芯片CD4028译码实现流水灯的正、逆流水功能。
然后运用芯片CD4013锁存和芯片NE555产生多谐震荡从而实现流水灯的正、逆流水和手控、自控功能。
本设计利用芯片NE555产生的多谐振荡产生连续脉冲作为芯片CD4510的脉冲源,并且通过调节100K的电阻从而改变时钟脉冲的频率,从而改变流速,再通过芯片CD4013与芯片CD4510完成正逆流水功能,最终完成多功能流水的作用。
【摘要】:若干个灯泡有规律依次点亮或者依次熄灭叫流水灯,它用在夜间建筑物装饰方面。
例如在建筑物的棱角上装上流水灯,可起到变换闪烁美不胜收的效果。
一般情况下单片机的流水灯由若干个LED发光二极管组成,在单片机系统运行时,可以在不同的状态下让流水灯显示不同的组合,作为单片机运行正常的指示,当单片机系统出现故障时,可以利用流水灯显示当前的故障码,对故障做出诊断。
本设计采用一块单片机(AT89C52。
BUS)作为流水灯系统的控制核心,通过编程来实现单片机I/O口对LED的控制,使流水灯显示上下流动、停止流动、闪灯等功能,并由按键控制流水灯的不同亮法,LED的工作方式通过键盘的扫描实现。
其中的LED采取共阴极接法,通过依次向连接的LED的I/O口送出低电平来实现LED的点亮.【关键词】:流水灯按键控制单片机数码管显示1、引言1。
1初始条件:1. 单片机型号为AT89C52,晶振频率为12MHz,控制16个红色发光二极管;2。
16个红色发光二极管共有6种亮灯模式,每个灯亮200ms;3. 通过若干按键选择,用查询方式实现红色发光二级管的不同亮灯模式;4。
要求灯与灯之间的亮、灭交替速度可调;5。
用LED数码管显示每种亮灯模式;6。
系统处于不同亮灯模式时,伴有不同的声音,至少有3种不同的声音.1.2要求完成的主要任务:1。
查阅参考文献,自学相关元器件的内部结构、工作方式或初始化编程过程;2. 按初始条件完成相关电路的设计,绘制单片机控制系统硬件接线原理图;3。
自行创新设计,完成程序结构与控制功能设计,进行系统调试,实现控制要求;4. 撰写设计说明书,说明书字数不少于5000字,参考文献不少于8篇;2 、系统总体方案设计2.1 系统的方案设计:根据题目的要求,控制模块需要选择单片机作为核心控件,选择的单片机AT89C52还有各自的总线型号的,而对于按键,可以选择BUTTON,当然用SWITCH 来代替也是可以实现的;显示模块的LED发光二极管选择红色.考虑到题目的要求与电路图布线的问题,经过仔细的分析和论证,最终的方案如下:单片机:AT89C52按键:BUTTON 发光二极管:LED-RED和蜂鸣器等。
多功能流水灯课程设计报告重庆交通大学多功能流水灯课程设计报告2013—2014学年第一学期学院:机电与汽车工程学院专业:机械电子工程班级: 11级机电子3班姓名:学号:指导老师:摘要在平常生活工作中,我们经常看到不同的彩灯,其中也包括本电路设计的多功能流水灯,这种灯主要利用计数器,触发器,本设计方案中利用NE555构成多谐振荡产生连续脉冲作为CD4017的脉冲源,在经过74HC240驱动输入到发光二极管。
关键字:连续脉冲流水灯多功能前言随着电子技术的快速发展尤其是数字技术的突飞猛进,多功能流水灯凭着简易,高效,稳定等特点在各种娱乐场所、店铺门面装饰、家居装潢、城市墙壁更是随处可见,与此同时,还有一些城市采用不同的流水灯打造属于自己的城市文明,塑造自己的城市魅力。
目前,多功能流水灯的种类已有数十种,如广告装潢、家居装饰、店铺招牌灯等等。
所以,多功能流水灯的设计具有相当的代表性。
多功能流水灯,就是要具有一定的变化规律的功能,主要考察了数字电路中的计数器、、多谐振荡等,多谐振荡电路给其它的电路提供脉冲源,设计过程中需要了解相关芯片(NE555、CD4017、74HC240)的具体功能,引脚图,真值表,认真布局,在连接过程中更要仔细认真。
第一章设计意义及目的1.1、设计意义:A、熟悉多功能流水灯的原理与功能;B、掌握数字电路的功能,学会如何用555时钟电路产生方波信号;C、熟悉掌握计数器、震荡器的功能与原理;D、了解时序电路与逻辑电路的功能与应用。
1.2、设计目的:A、掌握组合逻辑电路、时序逻辑电路及数字逻辑电路系统的设计、安装、测试方法;B、进一步巩固所学的理论知识,提高运用所学知识分析和解决实际问题的能力;C、提高电路布局﹑布线及检查和排除故障的能力;E、提高自己焊接电路板的能力;F、培养书写综合实验报告的能力。
第二章方案设计2.1、设计思路:由555时钟电路产生的方波信号,输入到10位计数——分频器(CD4017),分频计数产生输出信号经过74HC240驱动后输出到发光二极管上,发光二极管循环依次点亮。
多功能流水灯设计毕业设计说明书1 绪论1.1 课题背景及目的今时代是一个新技术层出不穷的时代,在电子领域尤其是自动化智能控制领域,数字逻辑电路的发展也日趋迅速,通常流水灯的设计会选择单片机编程,虽然单片机具有体积小、功能强、成本低、应用面广等优点,但是,选择单片机更大的增加了设计费用,并且对设计者的编程语言要求高,而在数字电路中,中规模集成电路以其功能强大、种类繁多,得到广泛应用。
很多中规模集成电路都具有通用性,它的应用已不仅仅局限于其本身所具有的功能。
如本文所设计的流水灯电路,就是利用中规模集成电路的功能扩展,将移位寄存器构成移存型计数器,将其输出端接到多个LED指示上。
利用数字电路来控制灯的状态,并显示设计结果。
其主要的电路原理:整个流水灯电路由时钟产生,流水程序控制驱动及功率控制元件电源供给电路等电路组成。
1.2 课题研究方法常见的流水灯控制系统中,是使用微机控制,设备复杂,成本较高;另外应用单片机控制,虽然简单,但系统智能化及传输可靠性低,且对语言的编程能力要求较高,均不理想。
为了提高系统可靠性、实用性,从而研究了一种基于模拟电子技术和数字电子技术的循环控制系统。
这种设计不仅仅应用到流水灯的控制,也在工业生产中提高自动化循环控制得到利用。
为了发光二极管形成流水效果,将电源加在555定时器中,定时发送脉冲,通过CD4017循环计数,由CD4066控制开关,使发光二极管逐个接受高电平,循环亮起,设计中,选用四种颜色的发光二极管,从而形成更好的流水效果。
1.3 基本要求设计方案(1)设计一个彩灯控制电路,使其能够产生一个控制信号控制彩灯实现灯光变换的功能。
(2)该彩灯控制电路,在完成基本变化的基础上,可以实现彩灯的流向性,间歇性变化的要求,从而使彩灯更加丰富化。
(3)给彩灯流水控制电路一个控制信号,并能够使其通过利用组合电路实现自控、手控、流向控制等全方位功能。
(4)该多功能流水灯具有定时功能。
有模拟开关控制灯光的亮暗,彩灯会根据預定的要求作流向、间歇性变化,彩灯与彩灯之间亮暗间隔一定时间,从第一个彩灯开始直至最后一个,然后作重复性状态。
(5)通过利用中规模集成电路中可逆计数器和译码器实現正、逆流水功能,与此同時,根据需要使彩灯作各种各样的变化。
1.4 设计框图根据本次设计的要求,设计流水控制的原理框图如图1.1所示。
图1.1 原理框图直流电源用于提供相关电路的工作电源。
振荡器用于产生脉冲信号推动计数译码器工作。
计数译码器在推动脉冲的作用下其Q0—Q2依次循环输出高电平,开关电路受计数译码器输出的高低电平控制。
高电平输出,对应的开关闭合,低电平输出,对应的开关断开。
循环定时器实际上是一个低频振荡器,它输出的高低电平,用于控制自动切换电路。
定时器输出高电平,自动切换电路使K1,K2处于图示状态,灯光产生的流水感自左向右.定时器输出低电平,K1,K2同时改变状态,灯光产生的流水感变为自右向左。
2 流水灯控制电路组成2.1 555定时器555定时器是一种应用特别广泛作用很大的集成电路,属于小规模集成电路,在很多电子产品中都有应用。
其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[1]。
2.1.1 电路组成555集成定时器的内部结构如图2.1所示,由基本RS触发器、比较器、分压器、晶体管开关和输出缓冲器五个部分组成]2[。
图2.1 555内部结构(1)基本RS触发器由两个与非门组成,R是专门设置的可以外部进行置0的复位端,当R=0时,使Q=0、Q=1。
所以可以把555 电路等效成一个放大电开关的R-S 触发器。
这个特殊的触发器有两个输入端:阀值端(TH)可看成是置零端R,要求高电平;触发端(TR)可看成是置位端S,低电平有效。
它只有一个输出端OUT,OUT可等效成触发器的Q端。
放电端(DIS)可看成由内部放电开关控制的一个接点,放电开关由触发器的Q端控制:Q=1 时DIS端接地;Q=0 时DIS 端悬空。
此外这个触发器还有复位端R,控制电压端CV,电源端VCC 和接地端GND。
即图2.2所示。
图2.2 555等效的R-S触发器这个特殊的R-S 触发器有两个特点:(1)两个输入端的触发电平要求一高一低:置零端R 即阀值端TH 要求高电平,而置位端S即触发端TR则要求低电平。
(2)两个输入端的触发电平,也就是使它们翻转的阀值电压值也不同,当CV 端不接控制电压是,对TH(R)端来讲,> 2/3V cc是高电平1,< 2/3V cc 是低电平0;而对TR(S)端来讲,> 1/3V cc是高电平1,< 1/3V cc是低电平0。
其功能真值表如表2.1所示。
如果在控制端CV 加上控制电压V C,这时上触发电平就变成V C值,而下触发电平则变成1/2V C。
可见改变控制端的控制电压值可以改变上下触发电平值。
表2.1功能真值表(2)比较器C1、C2是两个电压比较器。
比较器有两个输出端,分别标有+号和-号,如果用U+和U-表示相应输入端上所加的电压,则当U+>U-时,其输出为高电平,当U+<U-时,输出低电平,两个输入端基本上不向外电路索取电流,即输入电阻趋近于无穷大。
(3)分压器三个阻值均为5千欧姆的电阻串联起来构成分压器(555也因此而得名),为比较器C 1和C 2提供参考电压,C 1之+端U +=2Vcc/3,C 2之-端U -=Vcc/3。
如果在电压控制端CV 另加控制电压,则可改变C 1,C 2的参考电压。
工作中不使用CV 端时,一般都通过一个0.01μF 的电容接地,以旁路高频干扰。
(4) 晶体管开关和输出缓冲器晶体管T D 构成开关,其状态受Q 端控制,当Q 为0时T D 截止、为1时T D 导通。
输出缓冲器就是接在输出端的反相器G 3,其作用是提高定时器的带负载能力和隔离负载对定时器的影响。
综上所述可知,555定时器不仅提供了一个复位电平为2Vcc/3,且可通过R 端直接从外部进行置0的基本RS 触发器,而且还给出了一个状态受该触发器Q 端控制的晶体管开关,因此使用起来极为灵活。
2.1.2 555定时器基本功能表2.1所示为555定时器的功能表,它全面的表示了555的基本功能。
表2.2 555基本功能表R =00OL D R =1、TH U >2/3 V CC 、TR U >V CC /3时,C 1输出低电平、C 2输出高电平,基本RS 触发器保持原来状态不变,因此u 0、T D 也保持原来状态不变。
R =1、TH U <2/3 V CC 、U <V CC /3时,C 1输出高电平、C 2输出低电平,Q =0,Q =1,u 0=u 0H 、T D 截止。
555定时器的电源电压范围较大,双极型电路V CC=4.5~16V,输出高电平不低于电源电压的90%,TTL型的带拉电流和灌电流负载的能力可达200mA;CMOS电路V DD=3~18V,输出高电平不低于电源电压的95%,带拉电流负载的能力为1mA,灌电流负载的能力为3.2mA[2]。
2.1.3 脉冲产生的整形电路在数字电路中,基本工作信号是二进制的数字信号或两状态的逻辑信号,二进制数字信号只有0,1两种数字符号,逻辑信号0,1两种取值都具有二值特点。
而获取矩形脉冲波形的途径不外乎以下两种:一种是利用各种形式的多谐振荡器电路直接产生所需要的矩形脉冲,另一种则是通过各种整形电路把已有的周期性变化波形变换为所要求的矩形脉冲。
当然,在采取整形的方案时,是以能够找到频率和幅度符合要求的一种已有电压信号为前提的。
在同步时序电路中,作为时钟信号的矩形脉冲控制并且协调着整个系统的工作。
因此,时钟脉冲的特性直接关系到系统能否正常地工作。
脉冲产生的整形电路种类很多,本设计中应用的电路属于产生矩形脉冲的多谐振荡器,用于产生环形移位寄存器的CP脉冲。
经常应用的脉冲整形电路有:施密特触发器和单稳态触发器。
这几种电路的用途很广,利用它们不只是可以方便地获取矩形脉冲。
例如,多谐振荡器就经常用作产生标准频率信号和时间信号的脉冲发生器;施密特触发器除用作整形外,还可以用于电平比较和脉冲鉴幅等;从延迟和定时角度看,单稳态触发器本身就是很好的脉冲延迟环节和定时单元。
其输出端送出的脉冲,一路直接送入CD4017的计数脉冲输入端{14}脚。
用于产生CD4066模拟开关切换的控制信号[3]。
2.2 环形译码寄存器CD4017环形移位寄存器由集成芯片CD4017实现,十进制计数/分频器CD4017]5[是一种用途非常广泛的电路。
内部结构如图2.3所示,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00、01、02、…、09依次出现与时钟同步的高电平,宽度等于时钟周期。
图2.3 CD4017内部结构功能框图CD4017提供了16引线多层陶瓷双列直插(D)、熔封陶瓷双列直插(J)、塑料双列直插(P)和陶瓷片状载体(C)4种封装方式。
其引脚图如图2.4所示。
同时CD4017的工作条件为:电源电压控制在3V~15V范围内,输入电压范围控制在0V~VDD内,工作温度范围:N类:55℃~125℃、E类:40℃~85℃。
图2.4 CD4017引脚图CD4017是5位Johnson计数器,具有10个译码输出端,CP、C r、EN、输入端。
时钟输入端口的斯密特触发器具有脉冲整形功能,对输入时钟脉冲上升和下降时间无限制。
EN为低电平时,计数器在时钟上升沿计数;反之,计数功能无效。
C r为高电平时,计数器清零。
Johnson计数器,提供了快速操作、2输入译码选通和无毛刺译码输出。
防锁选通,保证了正确的计数顺序。
译码输出一般为低电平,只有在对应时钟周期内保持高电平。
在每10个时钟输入周期CO信号完成一次进位,并用作多计数链的下级脉动时钟。
CD4017引脚功能:芯片有10个译码输出Q0~Q9;MR为清零端,CP0和CP1是2个时钟输入端,三个输出端的控制:0Y1Y2Y。
每个译码输出一般处于低电平,且在时钟脉冲由低到高的上升沿输出高电平;每个高电平输出维持1个时钟周期;每输入10个时钟脉冲,输出一个进位脉冲,因而进位输出信号可作为下一级计数器的时钟信号。
在清零输入端(R)加高电平或正脉冲时,只有输出端Q0为高电平,其余各输出端都为低电平"0"。
CD4017有3个控制端(MR、CP0、CP1),MR 为清零端,当在MR端上加高电平或正脉冲时,其输出00未高电平,其余输出端(01-09)均为低电平,CP0和CP1是2个时钟输入端,若要用上升沿来计数,则信号有CP0端输入;若要用下降沿来计数,则信号有CP1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。