2022年电子孔雀开屏的设计方案与制作 .docx

精选学习资料 - - - - - - - - - 明达职业技术学院毕业设计 论文 > 2022 2022 学年度信息工程系电子信息工程技术 专业 班级学号课题名称电子孔雀开屏装饰电路的设计与制作 同学姓名 指导老师2022 年 12 月 24 日名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 21 页精选学习资料 - - - - - - - - - 目 录摘 要······· ·················· ····· ··· ····· ····· ·············· ····· ··· ····· ······················· ········ ····· ····· 2 第一章 前言··········· ····· ····· ············· ·············· ······························· ····· ············· ····· 3 其次章 方案论证···· ····· ·················· ············· ·············· ····· ····· ··· ····· ····· ·············· ···· 4 2.1 两种设计方案···· ····· ·················· ············· ·············· ····· ····· ··· ····· ····· ·············· ···· 4 2.1.1 设计方案一 ····· ····· ·················· ············· ·············· ····· ········ ····· ····· ·············· ···· 4 2.1.2 设计方案二···· ····· ·················· ············· ·············· ····· ····· ··· ····· ····· ·············· ···· 6 2.2 方案的比较· ····· ····· ·················· ············· ··················· ········ ····· ····· ·············· ···· 6 第三章 电路工作原理················ ····· ············· ········· ····· ····· ············· ·················· ····· 7 第四章 单元电路的分析············ ····· ·············· ········ ····· ····· ······························· ····· 9 4.1 低频震荡器······················· ············· ········· ····· ····· ····· ········ ·················· ··· 12第五章 主要元器件及相关学问点的介绍······· ·············· ····· ····· ··· ····· ····· ·············· ·· 14 5.1 555 定时器 ·········· ····· ····· ············· ·············· ······························· ····· ············· ··· 14 5.2 十进制计数器 CD4017··········· ····· ·············· ········ ····· ····· ······························· ··· 14 5.3 三极管 9014······················· ············· ········· ····· ····· ····· ········ ·················· ··· 17心得体会······ ·················· ····· ··· ····· ····· ·············· ····· ··· ····· ······················· ········ ····· ··· 18 致谢············ ·················· ············· ····· ·············· ········ ····· ····· ······························· ··· 18主要参考文献··········· ····· ····· ············· ·············· ······························· ····· ············· ··· 18 附录 A 电路总的电路图 ················ ····· ············· ········· ····· ····· ············· ·················· ··· 19 附录 B 元器件清单表························ ········ ····· ·············· ····· ····· ··· ····· ·················· ··· 19 1 / 21 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 21 页精选学习资料 - - - - - - - - - 电子孔雀开屏装饰电路的设计与制作【摘 要】电子装饰孔雀开屏由10 组发光二极管组成,每组包括多只发光二极管,这些发光二极管安装在模型孔雀的尾部成扇形排列,在发光二极管驱动电路的驱动下,这些发光二极管呈扇形以放射状依次循环发光,恰似孔雀开屏；叙述了由555 定时器研制的电子装饰孔雀开屏电路的工作原理以及其各个组成部分,简洁的记录了我在整个设计过程中对设计方案的挑选,确定以及各个元器件的确定,最终在杨老师的指导下得以圆满胜利；【关键词】 多谐振荡电路脉冲安排电路 驱动2 / 21 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 21 页精选学习资料 - - - - - - - - - 第一章 前言作为信息工程技术的一个重要基础和信息产业的一项核心技术,电子技术 的应用正快速扩展到人类生活的各个领域；电子技术实践才能是高新技术领域 科研工作者和工程技术人员的必备技能,但是,电子技术实践又是一项专业性 很强的工作,不经过系统的培训很难把握,盲目地操作往往会失败,甚至会导 致事故的发生,由于电子技术仍处在快速进展的阶段,各种新技术,新器件和 新产品层出不穷,该领域学问更新的速度反常快速；与此形成鲜明的对比的是,国内高校在电子技术教案方面的改革远远滞后u 电子技术自身的进展；首先,从教案方式上看,仍旧是理论教案为主,试验为辅,忽视了电子技术实践 性极强的特点；其次,从教案内容看,理论教案仍是以基本电路分析运算为重 点,试验仅以验证理论教案为目的；这与出色纷呈的新技术,新器件和新产品 相比,给人一种光如隔世之感；很多电子专业刚毕业的本科生,棉电子领域具 体的专业性工作表现的一筹莫展,而用人单位又埋怨毕业的本科生动手才能太 差,派不上用场；面对这一严肃的局面,近年来,一些高校领先开设了电子创 新实践类课程；由于电子实践类课程是一个新事物,没有现成体会可借鉴,多 数人都是把传统电子工艺的教案内容简洁的移植过来,这种做法其实是一种缺 乏深化和创新的肤浅行为；本次毕业设计遵循师生双向挑选的原就,我挑选了杨伟华老师的电子孔雀开 屏装饰电路的设计与制作的课题,要求电路中的发光二极管呈扇形以放射状 一次循环不断点亮,并且可以依据需要可自由增加发光二极管个数；我主要负 责主要电路部分的设计组装并参加整机的调试；3 / 21 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 21 页精选学习资料 - - - - - - - - - 其次章 方案论证设计方案一 ：由 555 研制的电子装饰孔雀开屏由10 组发光二极管组成,每组包括多只发光二极管,这些发光二极管安装在模型孔雀的尾部成扇形排列,在发光二极管驱 动电路的驱动下,这些发光二极管呈扇形以放射状依次循环发光,恰似孔雀开 屏；1：电路组成本电路主要有 IC1十进制计数器, IC2 NE555定时器,驱动三极管 9013,发 光二极管 LED,二极管 IN4148等组成；方框图如下列图：低频振荡电路发光二极管驱动 电路三极管驱动电 路彩灯显示电路4 / 21 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 21 页精选学习资料 - - - - - - - - - （1）发光二极管驱动电路发光二极管驱动电路由一只十进制计数器CD4017 组成,在驱动脉冲的驱动下, CD4017 的10 个输出端 QOQ9 依次输出高电平并连续不断地循环；由于显示孔雀开屏状态的发光二极管数量较多,而CD4017 的输出才能不能满足直接驱动多只发光二极管的要求,因此在 CD4017 的10 个输出端各增设一只驱动三极管,再通过三极管的导通去驱动多只发光二极管发光；在本电路中,每只三极管的输出端并联2 组发光二极管,每组 3 只,共 6 只,全电路共由31 只发光二极管组成；发光二极管的数目也可依据实际模型的结构进行增减；应当留意的是, t CD4017 的10 个输出端与驱动管VT1VT6 的连接并非次序连接,而是以 Q0Q1Q9Q2Q8 Q3 Q7 Q4 Q6 Q5 这样的次序排列；在模型孔雀的尾部,对发光二极管的支配应当使发光二极管的发光次序是从尾根向尾梢成放射形流淌,使其符合开屏的实际过程；（2）驱动脉冲振荡器驱动脉冲发生器由一只 555 电路组成,组成低频振荡器,它所产生的低频脉冲加至NE555 与 R1 十 RP 、R2 和 C1 CD4017 的 CP 端,作为它的驱动脉冲；脉冲振荡器的振荡频率可依据实际需要,通过 RP 来调剂；由 555研制的电子装饰孔雀开屏电路中所用的驱动三极管型号为9014 ；假如需要增加更多的发光二极管,或者采纳多只大功率发光二极管,可增设一只大功率三极 管,与原先的三极管组成复合管；发光二极管可采纳红、绿两色管,采纳相间 排列的方式；5 / 21 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 21 页精选学习资料 - - - - - - - - - 设计方案二本装置利用电子元件和孔雀工艺品相结合,可模拟孔雀开屏,形成声,光并茂的电子工艺品；1：电路组成本电路主要有两个HFC3040,两个晶振,一个三极管以及多个发光二极管所组成；方框图如下图所示：低频振荡电路分频电路 时序安排电路显示电路2：工作原理振荡电路产生的信号经分频后输入时序安排器,进而分别推动各自的驱动工作； HFC3040的 MD=1,当 K1 有触发信号时； 12 只 LED开头轮番发光,触发信号停止, 12 只 LED 会连续闪光,但闪光逐步减慢,最终会停止在某只 LED上,期间 LCN端上 LED连续闪光,约 10 秒后, HFC3040停止工作,全部 LED不再发光,如再有触发信号,HFC3040重新开头工作,但最终停止在哪一个LED上是随机的,同时 THD发出模拟孔雀叫声；定时触发电路就是一个常见的无稳态多谐振荡器；图中数据 制 HFC3040的工作；本装置用 装在孔雀头顶上；方案的比较LED27会发出暗 25 秒亮 1 秒的闪光信号,以控 27 只 LED为闪光信号指示,用绿色发光二极管设计方案二的电路图比较罕见,相关的资料不好查阅,线路连线也比较复 杂不易做出来,而且设计方案二中有所需的个别元器件我们试验室找不到,而 且也不符合任务书中的要求,所以我舍弃了设计方案二；相反设计方案一就比 较常见,是我们历届课程设计常选做的一个课题,所以一些相关的资料查起来 特殊简洁,便利；而且方案一中的元器件安全牢靠且成本较低,电路较新奇；充分的满意了本次毕业设计的要求,最终打算选用设计方案一进行毕业设计；6 / 21 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 21 页精选学习资料 - - - - - - - - - 第三章 电路工作原理工作原理电路图如下列图：由 555 研制的电子装饰孔雀开屏电路由发光二极管驱动电路、驱动脉冲振荡器和发光二极管组共同组成；发光二极管驱动电路由一只十进制计数器 CD4017 组成,在驱动脉冲的驱动下,CD4017 的 10 个输出端 QOQ9 依次输出高电平并连续不断地循环；由于显示孔雀开屏状态的发光二极管数量较多,而 CD4017 的输出才能不能满意直接驱动多只发光二极管的要求,因此在 CD4017 的 10 个输出端各增设一只驱动三极管,再通过三极管的导通去驱动 多只发光二极管发光；在本电路中,每只三极管的输出端并联 2 组发光二极 管,每组 3 只,共 6 只,全电路共由 31 只发光二极管组成；发光二极管的数目也可依据实际模型的结构进行增减；应当留意的是,7 / 21 t CD4017 的 10 个输名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页,共 21 页精选学习资料 - - - - - - - - - 出 端 与 驱 动 管VT1VT6 的 连 接 并 非 顺 序 连 接 , 而 是 以Q0Q1 Q9Q2Q8 Q3 Q7 Q4 Q6 Q5 这样的次序排列；在模型孔雀的尾部,对发光二极管的支配应当使发光二极管的发光次序是从尾根向尾梢成放射形流淌,使其符合开屏的实际过程；驱动脉冲发生器由一只 555 电路组成, NE555 与 R1 十 RP 、R2 和 C1 组成低频振荡器,它所产生的低频脉冲加至 CD4017 的 CP 端,作为它的驱动脉冲；脉冲振荡器的振荡频率可根据实际需要,通过 RP 来调剂；由 555 研制的电子装饰孔雀开屏电路中所用的驱动三极管型号为 9014 ；假如需要增加更多的发光二极管,或者采纳多只大功率发光二极管,可增设一只大功率三极管,与原先的三极管组成复合管；发光二极管可采纳红、绿两色管,采纳相间排列的方式；8 / 21 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页,共 21 页精选学习资料 - - - - - - - - - 第四章 单元电路的分析4.1 ：低频振荡器低频震荡电路图 4-3 555定时器内部结构555 定时器内部结构的简化原理图如图 4-3 所示；它由 3 个阻值为 5k 的电阻组成的分压器、两个电压比较器C1 和 C2、基本 RS触发器、放电管 T 以及缓冲器 G组成；当掌握电压输入端VC 悬空时,比较器C1 的同相输入端的参考电压为 U1+=<2/3）Vcc,比较器 C2的反相输入端的参考电压为 U2-=<1/3）Vcc；假如 VC端外加掌握电压 U1c,就9 / 21 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页,共 21 页精选学习资料 - - - - - - - - - U1+=U1c；而 U2-=<1/2 ）U1c；当 vI1><2/3）VCC,vI2><1/3）VCC时,比较器 C1 输出低电平,比较器 C2输出高电平,基本 RS 触发器被置 0, 放电三极管 T 导通,输出端 vO 为低电平；当 vI1<<2/3 ）VCC,vI2<<1/3）VCC时,比较器 C1 输出高电平,比较器 C2输出低电平,基本 RS触发器被置 1, 放电三极管 T 截止,输出端 vO为高电平；当 vI1<2/3>V CC,vI2>1/3>V CC时,基本RS 触发器 R =1、S =1, 触发器状态不变,电路亦保持原状态不变；综合上述分析,可得 555 定时器功能表如表所 示；假如在电压掌握端 <5 脚）施加一个外加电压 <其值在 0-VCC之间）,比较器 的参考电压将发生变化,电路相应的阈值、触发电平也将随之变化,进而影响电路的工作状态；输出信号的时间参数是：T=tw1+tw2 tw1=0.7<R1+R2）C tw2=0.7R2C 其中, tw1 为 Vc 由1/3>Vcc 上升到 2/3>Vcc 所需的时间, tw2 为电容 C放电所需的时间；555 电路要求 R1与 R2均应不小于 1K ,但两者之和应不大于 3.3M ；10 / 21 名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页,共 21 页精选学习资料 - - - - - - - - - 用 555 定时器组成的多谐振荡器如下列图 : 多谐振荡器及波形在接通电源后, Vcc 通过 R1、R2对电容 C充电,在 Uc未到达 1/3>Vcc 和 2/3>Vcc 之前, 6 号、 2 号引脚状态为 0、0 和 0、1,故输出 U0为 1,放电 T 截止；当电容 C被充电到达 Uc2/3>Vcc 时, 6 号、2 号引脚状态为 1、1,就输出 U0翻转为 0,放电管 T 导通此时电容 C开头通过 R2和 T 放电,使 Uc按 指数曲线下降；当 Uc处于 2/3>Vcc 和1/3>Vcc 之间时, 6 号、2 号引脚状态为 0、1,输出维护为 0,电容 C连续放电,直到Uc1/3>Vcc ,使 6 号、 2 号引脚状态为 0、0,输出 U0又翻转为 1 态,放电管 T 截止,电容 C又开头充电,这样周而复始振荡下去,输出U0为图所示矩形波；当十进制计数器 CD4017 仍没有输出高电平加至三极管上时各个三极管的电压如下所示：VT1 a b c 3.79V 0V 0V VT2 4.68V 0.15V 0V VT3 2.97V 0.14V 0V VT4 3.77V 0.13V 0V VT5 4.01V 0.13V 0V VT6 4.49V 0V 0V 当输出高电平加至三极管上时三极管的电压是：a : VT1=VT2=VT3=VT4=VT5=VT6=0.02V b: VT1=VT2=VT3=VT4=VT5=VT6=0.75V c: VT1=VT2=VT3=VT4=VT5=VT6=0V 11 / 21 名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页,共 21 页精选学习资料 - - - - - - - - - 4.2 ：发光二极管驱动电路驱动电路原理 ：发光二极管驱动电路由一只十进制计数器CD4017 组成,在驱动脉冲的驱动下, CD4017 的 10 个输出端 QOQ9 依次输出高电平并连续不断地循环；由于显示孔雀开屏状态的发光二极管数量较多,而CD4017 的输出才能不能满足直接驱动多只发光二极管的要求,因此在 CD4017 的 10 个输出端各增设一只驱动三极管,再通过三极管的导通去驱动多只发光二极管发光；CD4017是十进制计数分频器,它的内部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安排,整个输出时序就是 Q0、 Q1、Q2、 、Q9依次显现与时钟同步的高电平,宽度等于时钟周期；CD4017有10个输出端 <Q0 Q9）和 1个进位输出端 Q5-9；每输入 10个计数脉冲, Q5-9就可得 到 1 个进 位正 脉冲, 该进 位输 出信 号可作 为下 一级 的时 钟信号 ；12 / 21 名师归纳总结 - - - - - - -第 13 页,共 21 页精选学习资料 - - - - - - - - - CD4017引脚图13 / 21 名师归纳总结 - - - - - - -第 14 页,共 21 页精选学习资料 - - - - - - - - - 第五章 主要元器件及相关学问点的介绍5.1 555 定时器555 定时器是一种应用极为广泛的中规模集成电路；它的内部电压标准使用了三个 5K 的电阻,故取名555 电路；该电路使用敏捷、便利,只需外接少量的阻容元件就可以构成单稳、多谐和施密特触发器；因而广泛用于信号的产 生、变换、掌握与检测；图 8-1 555 定时器内部框图目前生产的定时器有双极型和CMOS 两种类型,其型号分别有NE555 或5G555> 和 C7555 等多种；它们的结构及工作原理基本相同；通常,双极型定时器具有较大的驱动才能,而CMOS 定时器具有低功耗、输入阻抗高等优点；555 定时器工作的电源电压很宽,并可承担较大的负载电流；双极型定时器电源电压范畴为 516V,最大负载电流可达 200mA ；CMOS 定时器电源电压范畴为 318V ,最大负载电流在 4mA 以下；5.2 十进制计数器 CD4017 CD4017是十进制计数分频器,它的内部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安排,整个输出时序就是 显现与时钟同步的高电平,宽度等于时钟周期；14 / 21 Q0、Q1、Q2、 、 Q9依次名师归纳总结 - - - - - - -第 15 页,共 21 页精选学习资料 - - - - - - - - - CD4017 有10个输出端 <Q0Q9）和1个进位输出端 Q5-9；每输入 10个计数 脉冲, Q5-9就可得到 1个进位正脉冲,该进位输出信号可作为下一级的时钟 信号； CD4017 有3个输 <MR、CP0和CP1）, MR为清零端,当在 MR端上加高电平 或正脉冲时其输出 Q0为高电平,其余输出端 <Q1Q9）均为低电平； CP0和CPl 是2个时钟输入端,如要用上升沿来计数,就信号由CP0端输入；如要用下降沿来计数,就信号由 CPl 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；由此可见,当 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,故可直接用作次序脉冲发生器；CD4017有两个时钟端 CP 和 EN,如用时钟脉冲的上沿计数,就信号从 CP 端输入；如用下降沿计数,就信号从 便利； EN 端输入；设置两个时钟端是为了级联CD4017 与 CD4022 是一对姊妹产品,主要区分是 CD4022 是八进制的,所以译码输出仅有 Y0Y7,每输入 8 个脉冲周期,就可得到一个进位输出,它们的管脚相同,不过 CD4022 的 6 、9 脚是空脚；输入第一个时钟脉冲后, Q1 即为“1” ,这时 Q2-Q5均依次进行移位输出, Q1的输出移至 Q2,Q2的输出移至 Q3.；假如连续输入脉冲,就Q1为新的 Q15 / 21 名师归纳总结 - - - - - - -第 16 页,共 21 页精选学习资料 - - - - - - - - - 非 5,Q2-Q5 仍旧依次移位输出,这样就得到了表1-1 的状态及图1-3 的波形；我们知道 CD4017有两个计数输入端,即CP端和 EN非端； D触发器的 CP端是脉冲上升沿触发,如用上升沿计数,信号从 "CP"端输入,此时 EN 非端接“0"电平即可；经门 2 前的反相变为“1” 电平；当 CP脉冲的上升沿到来时,经门1 反相后变为负脉冲,到达门 2 前又反相变为正脉冲作用于门 2 的输入端,使门 2 输出正脉冲,作用于 F1-F5 的“CP1-CP5” 端；如用脉冲下降沿计数,就“ CP” 端接“1” 电平,信号从 EN非端输入,下降沿到达门 2 前先反相变为正脉冲,结果门 2 同样输出正脉冲作用于各触发器的 "CP"端；为便于分析,假定计数器的初始状态为“程；00000", 并从 "CP"端加入时钟脉冲的情形分析计数的过16 / 21 名师归纳总结 - - - - - - -第 17 页,共 21 页精选学习资料 - - - - - - - - - 5.3 C9014 三极管 主要用途：作为低频、低噪声前置放大,应用于电话机、VCD、 DVD 、电动玩具等电子产品 <与 C9015互补）参数符号测试条件最小值典型值最大值单 位集电极漏电流 ICBO VCB=60V,IE=0 100 nA 发射极漏电流 IEBO VBE=5V,IC=0 100 nA 集电极、发射极击穿电压BVCEO IC=1mA,IB=0 50 V 发射极、基极击穿电压 BVEBO IE=10 A,IC=0 5 V 集电极、基极击穿电压BVCBO IC=100 A,IE=0 60 V 集电极、发射极饱和压降 VCEsat> IC=100mA,IB=10mA 0.25 V 基极、发射极饱和压降 VBEsat> IC=100mA,IB=10mA 1.0 V 直流电流增益 HFE1 VCE=6V,IC=2mA 120 700 HFE2 VCE=6V,IC=150mA 25 参数符号标称值单位集电极、基极击穿电压 VCBO 60 V 集电极、发射极击穿电压 VCEO 50 V 发射极、基极击穿电压 VEBO 5 V 集电极电流 IC 150 mA 集电极功率 PC 625 mW 17 / 21 名师归纳总结 - - - - - - -第 18 页,共 21 页精选学习资料 - - - - - - - - - 心得体会在设计过程中,通过查阅大量相关资料,与同学沟通体会,并在老师的循循善诱下,使自己学到了不少的学问,也经受了不少的艰辛,获益匪浅；在整个设计过程中我懂得了很多东西,培育了我独立工作的才能,树立了对自己工作才能的信心,同时也是对自己的进一步确定,信任会对今后的学习工作生活有特别重要的影响,这次毕业设计使我充分体会到了在制造过程中探究的艰难和胜利时的欢乐；总之,万事开头难,不知道如何入手,仍得出一个结论 :学问必需通过应用才能实现其价值！有些东西以为学会了,但到真正用的时候才发觉并不是那么一回事,所以我认为,有到真正会用的时候菜算是真的是学会了,在此我要感谢我的指导老师杨老师对我的尽心指导,对我的论文的细心批阅以及修改,同时我仍要感谢在高校三年里全部对我有过帮忙,支持,勉励的老师和同学们,感谢你们！我的良师益友；【参 考 文 献】1王国玉电子技术基本功人民邮电出版社 2022-10 第一版2周良权 方向乔数字电子技术基础高等训练出版社 2022-3 其次版3杨毅德模拟电路重庆高校出版社 2006-10 其次版4姚彬电子实习实训教程机械工业出版社 2022-4 第一版5廖先芸 电子技术实践与训练高等训练出版社 2007-5 其次版6陈小虎 电工电子技术 北京高等训练出版社 2005-6 第一版18 / 21 名师归纳总结 - - - - - - -第 19 页,共 21 页精选学习资料 - - - - - - - - - 附录 A 电路总的电路图19 / 21 名师归纳总结 - - - - - - -第 20 页,共 21 页精选学习资料 - - - - - - - - - 附录 B 元器件清单表序元器件名称符号数量备注号1 集成块 555 IC1 1 NE555 2 集成块 4017 IC2 1 CD4017 3 可调电阻RP 1 220K 4 电阻R 14 5.1K 33K 8.2K 390 5 电解电容C 2 100uf 6 二极管VD 8 IN4118 7 发光二极管LED 30 9014 8 三极管VT 6 9 开关RP 1 220K 注：另需要面包板一块,万用表一个,剪刀一把,镊子一个,导线如干20 / 21 名师归纳总结 - - - - - - -第 21 页,共 21 页