多功能流水灯

多功能流水灯

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摘 要

这次设计的多功能流水灯是CD4017芯片和NE555芯片的集成电路，是CD4017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产生多种多样的变化方式，从而产生丰富多彩的彩灯图案，达到装饰作用，给人以美感。

本次设计的方案中采用了CD4017芯片和NE555芯片来实现变化的需要，采用CD4017芯片实现对脉冲信号的分配，使得输出时序就是与时钟同步的高电平，宽度等于时钟周期，NE555产生连续脉冲输入，CD4017有连续脉冲输入时，其对应的输出端依次变为高电平状态，直接用作顺序脉冲发生器，配合二极管，进而形成相应的多功能流水彩灯电路。确定方案后，通过查阅相关专业书籍、上网搜集相关信息及请教指导老师，同时按照设计要求与实际情况进行改进，最终制定了成熟的方案。制作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：连续脉冲

多功能

多功能流水灯

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目 录

摘要 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„1

目录 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„2

前言 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„3

第一章 多功能流水灯设计方案 „„„„„„„„„4

1.1基本要求设计方案 „„„„„„„„„4

1.2提高要求设计方案 „„„„„„„„„4

1.3设计框图 „„„„„„„„„4

1.4设计电路图 „„„„„„„„„5

1.5电路工作原理 „„„„„„„„„5

1.6提高电路 „„„„„„„„„6

第二章 实验调试与分析 „„„„„„„„„8

第三章 结论 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„9

参考文献 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„11

附录 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„12

多功能流水灯

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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。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，如家居装饰灯、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各种图案的功能，主要考察了数字电路中一些编码译码、计数器原理，555定时器构成时基电路，给其他的电路提供时序脉冲，设计过程中需要了解相关芯片（NE555、CD4017）的具体功能，引脚图，真值表，认真布局，在连接过程中更要细致耐心。

多功能流水灯

4 第一章 多功能流水灯设计方案

1.1基本要求设计方案

（1） 设计一个彩灯流水控制电路，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。

1.2提高要求设计方案

（1） 该多功能流水灯具有定时功能（此处定为2秒）。当开启彩灯控制开关后，彩灯会根据预定的要求作流向、间歇性变化，彩灯与彩灯之间亮暗相隔2秒，从第一个彩灯开始直至最后一个，然后作重复性状态。

（2） 通过利用中规模集成电路中可逆计数器和译码器实现正、逆流水功能。与此同时，根据需要使彩灯作各种各样的变。

1.3 设计框图

基本原理设计框图如下图(1)所示:

电源 定时器 十进制计数器/分频器 光源电路

图（1）设计框图

1.4设计电路图

基本原理设计电路图如图（2）所示，其中图中的灯泡以发光二极管代替。多功能流水灯

5

+9

R1

R2

C1 C2

1. 5电路工作原理

设计的多功能流水灯原理电路图如上图所示。原理电路图由振荡电路、译码电路和光源电路三部分组成。在设计电路时，本文选用的脉冲发生器是由NE555与R2、R3及C3组成的多谐振荡器组成。主要是为灯光流动控制器提供流动控制的脉冲，灯光的流动速度可以通过电位器RP进行调节。由于RP的阻值较大，所以有较大的速度调节范围。灯光流动控制器由一个十进制计数脉冲分配器CD4017和若干电阻组成。

CD4017的CP端受脉冲发生器输出脉冲的控制，其输出端(Q0~Q9)将输入脉冲按输入顺序依次分配。输出控制的脉冲，其输出控制脉冲的速度由脉冲发生器输出的脉冲频率决定。12个电阻与CD4017的10个输出端Q0~Q9相连，当Q0~Q9依次输出控制脉冲时6个发光二极管按照接通回路的顺序依次发光，形成流动发7 4 8

2

6 NE555

1 5 16 15 11 8 12 13

CD4017

3 2 4 7 10 1 5 6 9 多功能流水灯

6 光状态，即实现正向流水和逆向流水的功能。

电源电路采用电容降压，二极管整流和稳定管稳压的供电方式，直流工作电压由稳压管的稳压值决定。本文设计电路所采用的电源为5V。

1.6提高电路

上文所讨论的多功能流水灯的电路是单向流动的，而在现实生活中，这种电路往往不能满足社会的需求，所以本文上文电路进行了改进，实现了流水灯多向流水的功能。图(3)所示即为多功能流水灯的电路图。

图（3） 提高电路-1

电路的工作原理与2.1中电路的工作原理完全相同，只是流水灯的流向发生了改变。在图(3)电路中流水灯的流向为：CD4017的3，2，4，7，10，1脚的高多功能流水灯

7 电平使6个发光二极管依次向右发光。5，6，9脚的高电平使6个发光二极管由中心向两边散开发过。此电路仅仅考虑了流水灯的多向流动功能，且发光二极管的个数也只有6个，从而使得整个电路比较得单调，得出的结果也只是单个二极管的单向发光，并没有考虑到多个二极管的同时发光。本文为了弥补这个缺陷，作了进一步的改进，采用2个CD4017芯片和多个二极管实现多个发光二极管的同步多向流水功能。设计电路图如图(4)所示。

图（4） 提高电路-2

图(4)电路的工作原理与2.1中的电路工作原理也完全相同，只是增加了CD4017和发光二极管的个数。在图(4)电路中流水灯的流向为：上下两排流水灯同时发光，上排的发光二极管先从左边依次向右边发光，再从中间依次向两边发光；下排的发光二极管先从右边依次向左边发光，再从两边依次向中间发光。整个过程都在同一时间内进行，从而实现了多功能流水灯的多向多个同时发光的流水功能。

当然，这些电路只是在现有设备中所能完成设计电路功能的。当电路设备的逐步庞大，本文还可以设计更复杂、更美观的流水电路。 多功能流水灯

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这一章与同组同学完全一样，要修改

第二章 实验调试与分析

完成电路设计，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：

按下开关，发光二极管出现循环亮暗变化，其中包括正方循环以及间歇亮暗，通过改变相关电容的大小，进一步确定发光二极管各自发光停留的时间，从而形成多彩的流水灯效果。

至此，多功能流水灯电路设计，调试与实验成功。

多功能流水灯

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第三章 结 论

本人经过不断的检查、调试和分析，成功完成了多功能流水灯的基本要求和部分提高要求，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。

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，作者连一根检查测试一根，查处问题及时解决，避免了完成连接后出现问题无头绪，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，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。

后记

已经结束了，不应用“就要”

经历差不多一个星期的课程设计就要尘埃落定，感觉忍不住要长出一口气。数日来，为了这个设计可谓废寝忘食，在实验室里日出而作，日落而归。将所有的可余时间均奉献给了这个设计。