畢業(yè)設計---循環(huán)彩燈控制電路設計

1、<p><b>　　第1章 緒論</b></p><p><b>　　1.1 引言</b></p><p>　　19世紀興起的數(shù)字電路以其先天的便捷、穩(wěn)定的優(yōu)點在現(xiàn)代電子技術電路中占有越來越重要的地位。隨著人們生活環(huán)境的不斷改善和美化，在許多場合可以看到彩色流水燈。LED彩燈由于其豐富的燈光色彩，低廉的造價以及控制簡單等特點而得到了廣泛

2、的應用，用彩燈來裝飾街道和城市建筑物已經成為一種時尚。但目前市場上各式樣的LED彩燈控制器大多數(shù)用全硬件電路實現(xiàn)，電路結構復雜、功能單一，這樣一旦制作成品只能按照固定的模式閃亮，不能根據(jù)不同場合、不同時間段的需要來調節(jié)亮燈時間。因此，在原有的基礎上改進，設計這款彩燈循環(huán)發(fā)光控制器，通過對NE555集成時基電路和計數(shù)器／譯碼分配器CD4017等集成塊的合理組建，實現(xiàn)了對彩燈的循環(huán)發(fā)光控制功能。</p><p>　　

3、動態(tài)霓虹燈應該聚而不散、不能為了追求“跳躍”而給人凌亂的感覺，不管采用何種色彩，何種圖案，都應該有順序地漸變和跳躍，給受眾一種秩序感，主次感、并便于觀眾根據(jù)規(guī)律的節(jié)奏接著看第二次、第三次。在設計制作時，既要給人以變幻的吸引力，又要主次分明，沒有色彩和圖案紊亂的感覺。變換、閃爍、跳躍式的霓虹燈為促進銷售，為營造歡樂、多姿多彩的生活正越來越受到人們的重視與歡迎 2.2實驗元器件構成及功能分析通過這次實踐，極大的鍛煉了電路設計實踐能

4、力，培養(yǎng)了自己獨立設計能力。此次畢業(yè)設計是對我專業(yè)知識和專業(yè)基礎知識一次實際檢驗和鞏固，同時也是走向工作崗位前的一次熱身。</p><p>　　畢業(yè)設計收獲很多，作為電氣專業(yè)的學生，設計是我們將來必需的技能，這次課程設計恰恰給我們提供了一個應用自己所學知識的機會，從到圖書館查找資料到對電路的設計對電路的仿真再到最后電路的成型，都對我所學的知識進行了檢驗。同時，仍有很多課題需要后輩去努力去完善。</p>

5、<p>　　同時，畢業(yè)設計也暴露出自己專業(yè)基礎的很多不足之處。比如缺乏綜合應用專業(yè)知識的能力，對材料的不了解等等。留給我印象最深的是要設計一個成功的電路，必須要有耐心，要有堅韌的毅力。在整個電路的設計過程中，花費時間最多的是各個模塊電路的連接及電路的細節(jié)設計上，在多種方案的選擇中，我們仔細比較分析其原理以及可行的原因，最后還是在老師的耐心指導下，使整個電路可穩(wěn)定工作。</p><p>　　節(jié)日彩燈使

6、生活中常常用到的裝飾物品。它集中地運用了數(shù)模電、LED、，自動控制等技術。</p><p><b>　　1.2 課題來源</b></p><p>　　隨著計算機、微電子、信息技術的快速進步，智能化技術的開發(fā)速度越來越快 ,智能度越來越高 ,應用范圍也得到了極大的擴展。在海洋開發(fā)、宇宙探測、工農業(yè)生產、軍事、社會服務、娛樂等各個領域。在娛樂方面，場地的裝飾離不開彩燈。在

7、建筑方面也采用彩燈來裝飾高樓大廈。彩燈又靈活多變的點亮方式，裝飾效果非常好，特別時晚上使得高樓大廈更加漂亮。是彩燈的應用才使得城市的夜景非常迷人。 </p><p><b>　　1.3 國內外現(xiàn)狀</b></p><p>　　在國內外，控制系統(tǒng)有很多采用數(shù)電控制。因此，數(shù)電的發(fā)展將有助于簡單實用電子產品的開發(fā)。在本設計中,采用比較先進的555集成定時器、74LS161

8、 四位二進制同步計數(shù)器、8選1 數(shù)據(jù)選擇器等元器件</p><p>　　1.4研究內容和創(chuàng)新點</p><p>　　本次設計主要研究循環(huán)彩燈的控制，并且伴隨著音樂變化彩燈也改變花樣。設計需用到我們在大學期間學的一些專業(yè)知識，例如數(shù)電知識、模電知識、傳感器知識等。因此，這就需要自己對知識進行反復復習，弄懂這些知識點。</p><p>　　自己在設計過程中有些地方自己不

9、明白，這就需要自己問老師、同學，還有就是上網查資料，去圖書館借閱相關知識的書籍。</p><p>　　自己根據(jù)任務書的要求來設計內容，對方案的篩選分析，做到了連線簡單，成本低，更好的理解。有很多不足，但我相信老師會理解自己的知識儲備不是很完善，希望老師對自己的不足之處指出與諒解。</p><p>　　第2章 研究方案</p><p>　　2.1總體方案的設計&l

10、t;/p><p>　　針對題目設計要求，經過分析與思考，擬定以下二種方案：</p><p>　　方案一：總體電路共四大塊。第一塊音樂開始；第二塊實現(xiàn)彩燈節(jié)拍的控制；第三塊實現(xiàn)彩燈花型的控制；第四塊實現(xiàn)花型演示電路的產生。</p><p><b>　　主體框圖如下：</b></p><p>　　方案二：在方案一的基礎上將整體電

11、路分為三塊。第一塊實現(xiàn)555時鐘信號電路輸出脈沖信號；第二塊彩燈節(jié)拍和花型的控制和實現(xiàn)音樂芯片開始工作；第三塊是花型演示電路的產生。并在部分電路的設計上與方案一采用了完全不同的方法，如花型的控制。</p><p><b>　　主體框圖如下：</b></p><p>　　2.2總體方案的比較、分析、選擇。</p><p>　　方案一與方案二有幾點

12、不同，首先音樂芯片選擇的不同致使采用了不同的連線方案。方案一是音樂芯片中的樂曲節(jié)拍控制彩燈的亮滅；方案二則音樂芯片與彩燈是兩個獨立單元，但由于控制彩燈的節(jié)拍使之與音樂的節(jié)拍相同致使兩種方案效果相同-----隨音樂的節(jié)拍使彩燈亮滅。其次觸發(fā)出方式不同方案一是由音樂芯片單獨觸發(fā)的，方案二則由555時鐘信號電路芯片同時觸發(fā)的彩等部分與音樂部分。最后方案二將花型控制與節(jié)拍控制兩種功能融合在一起，是考慮到只要計數(shù)器就可以實現(xiàn)其全部功能的原因，且原

13、理相對簡單。這樣設計，其優(yōu)點在于：設計思想比較簡單。元件種類使用少，且都較熟悉易于組裝電路。缺點則是：中間單元電路連線過于繁多，容易出錯。且可能出現(xiàn)線與關系。要避免這些，則勢必造成門電路使用過多。導致電路不穩(wěn)定，抗干擾能力下降。而方案一則將以上兩種功能分開設計，各單元電路只實現(xiàn)一種功能。其優(yōu)點在于：電路設計模塊化，易于檢查電路，對后面的電路組裝及電路調試帶來方便。缺點則是：節(jié)拍控制電路采用可編輯邏輯電路，原理相對復雜，不易理解。花型控制

14、電路簡單，花型也比較簡單。</p><p>　　基于以上原因，加上為了確保短時間內完成課程設計，我選擇了連線少，易于組裝和調試的方案一。</p><p>　　第3章單元電路的設計</p><p>　　3.1設計所使用的元件</p><p>　　3.1.1 555定時器</p><p>　　555定時器是一種中規(guī)模

15、集成電路，只要在外部配上適當阻容元件，就可以方便的構成脈沖產生和整形電路，在工業(yè)控制、定時、仿聲、電子樂器及防盜報警等方面運用很廣。</p><p><b>　　電路組成</b></p><p>　　555集成定時器的電路結構圖，它由五個部分組成：</p><p><b>　　基本RS觸發(fā)器</b></p>

16、<p>　　由兩個與非門組成，是專門設置的可從外部進行置0的復位端，當=0石，使Q=0、=1。</p><p><b>　　比較器</b></p><p>　　C1、C2是兩個電壓比較器。比較器有兩個輸入端，分別標有+號和—號，如果用U+和U-表示相應輸入端所加的電壓，則當U+> U-時其輸出為高電平，U+<U-時輸出為低電平，兩個輸入端基本上不

17、向外電路索取電流，即輸入電阻趨近于無窮大。</p><p><b>　　分壓器</b></p><p>　　三個阻值均為5 的電阻串聯(lián)起來構成分壓器（555也因此而得名），為比較器C1和C2提供參考電壓，C1 +U+=2Vcc/3、C2-U-=Vcc/3。如果在電壓控制端CO另加控制電壓，則可改變C1、C2的參考電壓。工作中不使CO端時，一般都通過一個0.01UF的電

18、容接地，以旁路高頻干擾。</p><p>　　晶體管開關和輸出緩沖器</p><p>　　晶體管構成開關，其狀態(tài)受端控制，當為0時截止、為1時導通。輸出緩沖器就是接在輸出端的反相器，其作用是提高定時器帶負載能力和隔離負載對負載定時器的影響。</p><p>　　輸出緩沖器就是接在輸出端的反相器,其作用是提高定時器帶負載能力和隔離負載對負載定時器的影響。</p&

19、gt;<p>　　綜上所述可知，555定時器不僅提供了一個復位電平為2Vcc/3、置位電平為Vcc/3，且可通過端直接從外部進行置0的基本RS觸發(fā)器，而且還給出了一個狀態(tài)受該觸發(fā)器端控制的晶體管開關，因此使用起來極為靈活。</p><p><b>　　基本功能</b></p><p>　　表6.0.1所示是555定時器的功能表，它全面的表示了555的基本

20、功能。</p><p>　　表3-1 555定時器的功能表</p><p>　　=0時，=1，輸出電壓=為低電平，飽和導通。</p><p>　　=1、>3/2 Vcc、> Vcc/3時，輸出低電平、輸出高電平=1、Q=0, =、飽和導通。</p><p>　　=1、<3/2 Vcc、> Vcc/3時，、輸出均為高電平

21、，基本RS觸發(fā)器保持原來狀態(tài)不變，因此也保持原來狀態(tài)不變。</p><p>　　=1、<3/2 Vcc、<Vcc/3時，輸出高電平，輸出高電平，輸出低電平=0、Q=1, =截止。</p><p>　　555定時器的電源電壓范圍較大，雙極性電路Vcc=4.5~16V，輸出高電平不低于電源電壓的90%，帶拉電流和灌電流負載的能力可達200ＭＡ；ＣＭＯＳ電路＝３～１８Ｖ，輸出高電平不

22、低電源電壓的９５％，帶拉電流負載的能力為１ＭＡ，帶灌電流的負載能力為３.２ＭＡ。</p><p>　?。╝） (b)</p><p>　　圖3-2 555定時器</p><p>　　各管腳說明：1接地2觸發(fā) 3輸出 4復位5控制電壓 6門限(閾值） 7放電 8電源電壓Vc

23、c。</p><p>　　其功能主要用來產生時間基準信號（脈沖信號）。因為循環(huán)彩燈對頻率的要求不高，只要能產生高低電平就可以了，且脈沖信號的頻率可調，所以采用555定時器組成的振蕩器，其輸出的脈沖作為下一級的時鐘信號。</p><p>　　3.1.2 74LS161 四位二進制同步計數(shù)器</p><p>　　在圖5.2.14 中，CP是輸入計數(shù)脈沖，也就是加到各個觸

24、發(fā)器的時鐘信號端的時鐘脈沖，是清零端；是置數(shù)控制端；和是兩個計數(shù)器工作狀態(tài)控制端；~ 是并行輸入數(shù)據(jù)端；CO是進位信號輸出端； ~是計數(shù)器狀態(tài)輸出端。</p><p>　　圖3-3 集成計數(shù)器74LS16</p><p>　　表3-4 74LS161的狀態(tài)表</p><p>　　由表5.2.1 所示狀態(tài)表可以清楚的看出，同步加法計數(shù)器74LS161的功能：</

25、p><p><b>　　異步清零功能</b></p><p>　　當=0時，計數(shù)器清零。從表中可看出，在=0時，其他輸入信號都不起作用，由時鐘觸發(fā)器的邏輯特性知道，其異步輸入端信號是優(yōu)先的，=0正是通過復位計數(shù)器也即是異步清零的。</p><p>　　(1)同步并行置數(shù)功能</p><p>　　當=1=0時，在CP上升沿操作

26、下，并行輸入數(shù)據(jù)~ 進入計數(shù)器，使= </p><p>　　(2)二進制同步加法計數(shù)功能</p><p>　　當==1時，若==1，則計數(shù)器CP信號按照8421 編碼進行加法計數(shù)。</p><p><b>　　(3)保持功能</b></p><p>　　當==1時，若*=0，則計數(shù)器將保持原來狀態(tài)不變。對于進位輸出信

27、號有兩種情況，如果=0，那么CO=0;若=1則CO= 綜上所述可知，表5.2.1 反映了74LS161 是一個具有異步清零、同置數(shù)、可保持狀態(tài)不變的4位二位同步加法計數(shù)器。</p><p>　　3.1.3 74LS151 8選1數(shù)據(jù)選擇器</p><p>　?。?）圖所示是集成8選1數(shù)據(jù)選擇器74LS151 的外引腳功能端排列圖。圖所示8選1數(shù)據(jù)選擇器有8個數(shù)據(jù)輸出端~、3個地址輸

28、入端~.1個選通控制端兩個互補輸出端Y和。</p><p>　　圖3-5 8選1 數(shù)據(jù)選擇器</p><p>　　表3-6 74LS151真值表</p><p>　　由表所示真值表可以明顯看出：</p><p>　　當選通輸入端信號=1時選擇器被禁止，輸入數(shù)據(jù)和地址均不起作用。</p><p>　　當=0時選擇器被選中

29、，或者說使能（工作）。</p><p>　　3.1.4 74LS194 4位雙向移位寄存器</p><p>　　（1）引出端排列圖和邏輯功能示意圖</p><p>　　圖所示是4位雙向移位寄存器74LS194 的引腳排列圖和邏輯功能示意圖。是清零端；是工作狀態(tài)控制端；和分別為右移和左移串行數(shù)碼輸入端；是并行</p><p>　　數(shù)碼輸出

30、端.。CP是時鐘脈沖——移位操作信號。</p><p>　　（a） (b) </p><p>　　圖3-7 4位雙向移位寄存器74LS194</p><p><b>　　3.1.5音樂芯片</b></p><p>　　圖3-8 音樂芯片TE1300<

31、/p><p>　　音樂芯片是一種比較簡單的語音電路.它通過內部的振蕩電路.再外接小量分立元件.就能產生各種音樂信號.音樂芯片是語音集成電路的一個重要分支.目前廣泛用于音樂卡.電子玩具.電子鐘.電子門鈴.家用電器等場合.根據(jù)音樂輸出的特點我們將音樂電路分為以下幾類:單曲.復音.音樂帶閃燈.唱歌.按封裝形式有COB黑膏軟封裝和三極管封裝形式.音樂芯片由以下幾個部分組成(芯片內部原理圖):邏輯控制電路.振蕩器.地址計數(shù)

32、器.音符節(jié)拍存貯器(ROM).音階發(fā)生器.輸出驅動器.</p><p>　?。?）、尺寸：32mm X17mm X 15mm   長X寬X高（2）、 主要芯片：LM393、駐極體話筒（3）、 工作電壓：直流4~6伏，干電池即可（4）、 特點：1、具有信號輸出指示。       

33、0;     2、單路信號輸出。             3、輸出有效信號為低電平。                &

34、#160;     4、當有聲音時輸出低電平。      5、可以用于聲控燈，配合光敏傳感器做聲光報警，以及聲 </p><p>　　音控制，聲音檢測的場合。</p><p>　　6、輸出為數(shù)字

35、量為，和1。</p><p>　　7、內置聲音傳感器及555時鐘信號電路</p><p>　　3.1.6電阻/可變電阻</p><p>　　圖3-9本次試驗設計中選用的電阻/可變電阻</p><p>　　導體對電流的阻礙作用就叫該導體的電阻。主要職能就是阻礙電流流過 ,應用于限流、分流、降壓、分壓、負載與電容配合作濾波器及阻匹配等。</

36、p><p>　　電阻器簡稱電阻（Resistor，通常用“R”表示）是所有電子電路中使用最多的元件。電阻的主要物理特征是變電能為熱能，也可說它是一個耗能元件，電流經過它就產生內能。電阻在電路中通常起分壓分流的作用，對信號來說，交流與直流信號都可以通過電阻。 </p><p>　　電阻都有一定的阻值，它代表這個電阻對電流流動阻擋力的大小。電阻的單位是歐姆，用符號“Ω”表示。歐姆是這樣定義的：當在

37、一個電阻器的兩端加上1伏特的電壓時，如果在這個電阻器中有1安培的電流通過，則這個電阻器的阻值為1歐姆。</p><p>　　在國際單位制中，電阻的單位是Ω（歐姆），此外還有（千歐）， （兆歐）。其中： </p><p>　　1=1000 ， 1=1000Ω。 </p><p>　　電阻的阻值標法通常有色環(huán)法，數(shù)字法。色環(huán)法在一般的的電阻上比較常見。由于一些電路中的電

38、阻比較小，很少被標上阻值，即使有，一般也采用數(shù)字法，即： </p><p>　　10^1——表示10Ω的電阻； 10^2——表示100Ω的電阻； 10^3——表示1的電阻； 10^4——表示10的電阻； 10^6——表示1的電阻； 10^7——表示10的電阻。 </p><p>　　如果一個電阻上標為2210^3，則這個電阻為22。</p><p>　　數(shù)碼法是用三

39、位數(shù)字表示元件的標稱值。從左至右，前兩位表示有效數(shù)位，第三位表示10n(n=0～8)。當n=9時為特例，表示10^(-1)。塑料電阻器的103表示1010^3=10k。片狀電阻多用數(shù)碼法標示，如512表示5.1。電容上數(shù)碼標示479為4710^(-1)=4.7pF。而標志是0或000的電阻器，表示是跳線，阻值為0Ω。數(shù)碼法標示時，電阻單位為歐姆，電容單位為，電感一般不用數(shù)碼標示。</p><p>　　電阻器的電氣

40、性能指標通常有標稱阻值,誤差與額定功率等。 </p><p>　　它與其它元件一起構成一些功能電路，如RC電路等。 </p><p>　　電阻是一個線性元件。說它是線性元件，是因為通過實驗發(fā)現(xiàn)，在一定條件下，流經一個電阻的電流與電阻兩端的電壓成正比——即它是符合歐姆定律：</p><p>　　常見的碳膜電阻或金屬膜電阻器在溫度恒定，且電壓和電流值限制在額定條件之內時

41、，可用線性電阻器來模擬。如果電壓或電流值超過規(guī)定值，電阻器將因過熱而不遵從歐姆定律，甚至還會被燒毀。電阻的種類很多，通常分為碳膜電阻，金屬電阻，線繞電阻等：它又包含固定電阻與可變電阻，光敏電阻，壓敏電阻，熱敏電阻等。</p><p>　　測試：使用萬用表判斷出電阻的好壞：將萬用表調節(jié)在電阻擋的合適擋位，并將萬用表的兩個表筆放在電阻的兩端，就可以從萬用表上讀出電阻的阻值。應注意的是，測試電阻時手不能接觸到表筆的金屬

42、部分。</p><p><b>　　3.1.7電容若干</b></p><p>　　電容是表征電容器容納電荷的本領的物理量。我們把電容器的兩極板間的電勢差增加1伏所需的電量，叫做電容器的電容。很多電子產品中，電容器都是必不可少的電子元器件，它在電子設備中充當整流器的平滑濾波、電源和退耦、交流信號的旁路、交直流電路的交流耦合等。電容在電路中一般用“C”加數(shù)字表示（如C1

43、3表示編號為13的電容）。電容是由兩片金屬膜緊靠，中間用絕緣材料隔開而組成的元件。電容的特性主要是隔直流通交流。</p><p>　　電容容量的大小就是表示能貯存電能的大小，電容對交流信號的阻礙作用稱為容抗，它與交流信號的頻率和電容量有關。</p><p><b>　　電容的符號是C。</b></p><p>　　在國際單位制里，電容的單位是法

44、拉，簡稱法，符號是F,常用的電容單位有毫法()、微法()、納法()和皮法()(皮法又稱微微法)等，換算關系是：</p><p>　　1法拉(F)= 1000毫法()＝1000000微法()</p><p>　　1微法()= 1000納法()= 1000000皮法()。電解電容是電容的一種介質有電解液涂層有極性，分正負不可接錯。電容(Electric capacity)，由兩個金屬極，中間夾

45、有絕緣材料（介質）構成。電解電容有以下幾個特點：</p><p>　　a、單位體積的電容量非常大，比其它種類的電容大幾十到數(shù)百倍。 </p><p>　　b、額定的容量可以做到非常大，可以輕易做到幾萬μf甚至幾f（但不能和雙電層電容比）。 </p><p>　　c、價格比其它種類具有壓倒性優(yōu)勢，因為電解電容的組成材料都是普通的工業(yè)材料，比如鋁等等。制造電解電容的設備

46、也都是普通的工業(yè)設備，可以大規(guī)模生產，成本相對比較低。</p><p>　　電解電容器通常是由金屬箔（鋁/鉭）作為正電極，金屬箔的絕緣氧化層（氧化鋁/鉭五氧化物）作為電介質，電解電容器以其正電極的不同分為鋁電解電容器和鉭電解電容器。鋁電解電容器的負電極由浸過電解質液（液態(tài)電解質）的薄紙/薄膜或電解質聚合物構成；鉭電解電容器的負電極通常采用二氧化錳。由于均以電解質作為負電極（注意和電介質區(qū)分），電解電容器因而得名。

47、 </p><p>　　有極性電解電容器通常在電源電路或中頻、低頻電路中起電源濾波、退耦、信號耦合及時間常數(shù)設定、隔直流等作用。一般不能用于交流電源電路，在直流電源電路中作濾波電容使用時，其陽極（正極）應與電源電壓的正極端相連接，陰極（負極）與電源電壓的負極端相連接，不能接反，否則會損壞電容器。</p><p>　　無極性電解電容器通常用于音箱分頻器電路、電視機S校正電路及單相電動機的起動

48、電路。</p><p>　　電解電容器廣泛應用于家用電器和各種電子產品中，其容量范圍較大，一般為1~1000，額定工作電壓范圍為6.3~450V。其缺點是介質損耗、容量誤差較大（最大允許偏差為+100%、-20%），耐高溫性較差，存放時間長容易失效。</p><p>　　容抗 (f表示交流信號的頻率，C表示電容容量)電話機中常用電容的種類有電解電容、瓷片電容、貼片電容、獨石電容、鉭電容和滌

49、綸電容等。</p><p>　　容量大的電容其容量值在電容上直接標明，如10 μF/16V</p><p>　　容量小的電容其容量值在電容上用字母表示或數(shù)字表示</p><p>　　字母表示法：1m=1000 1P2=1.2 1n=1000 </p><p>　　數(shù)字表示法：三位數(shù)字的表示法也稱電容量的數(shù)碼表示法。三位數(shù)字的前兩位數(shù)字為標稱

50、容量的有效數(shù)宇，第三位數(shù)宇表示有效數(shù)字后面零的個數(shù)，它們的單位都是。</p><p>　　如:102表示標稱容量為1000。</p><p>　　221表示標稱容量為220。</p><p>　　224表示標稱容量為22x10(4) 。</p><p>　　在這種表示法中有一個特殊情況，就是當?shù)谌粩?shù)字用"9"表示時，是用

51、有效數(shù)宇乘上10-1來表示容量大小。</p><p>　　如:229表示標稱容量為22x(10-1) =2.2。</p><p>　　允許誤差 ±1% ±2% ±5% ±10% ±15% ±20%</p><p>　　3.1.8發(fā)光二極管</p><p>　　圖3-10 本次試驗設計

52、選用的二極管</p><p>　　晶體二極管為一個由p型半導體和n型半導體形成的結，在其界面處兩側形成空間電荷層，并建有自建電場。當不存在外加電壓時，由于 結兩邊載流子濃度差引起的擴散電流和自建電場引起的漂移電流相等而處于電平衡狀態(tài)。</p><p>　　當外界有正向電壓偏置時，外界電場和自建電場的互相抑消作用使載流子的擴散電流增加引起了正向電流。</p><p>

53、　　當外界有反向電壓偏置時，外界電場和自建電場進一步加強，形成在一定反向電壓范圍內與反向偏置電壓值無關的反向飽和電流I0。</p><p>　　當外加的反向電壓高到一定程度時，結空間電荷層中的電場強度達到臨界值產生載流子的倍增過程，產生大量電子空穴對，產生了數(shù)值很大的反向擊穿電流，稱為二極管的擊穿現(xiàn)象。</p><p>　　本次設計中使用二極管進行了整流、檢波等功能的應用。</p&g

54、t;<p>　　圖3-11發(fā)光二極管</p><p>　　發(fā)光二極管簡稱為LED。由鎵（Ga）與砷（AS）、磷（P）的化合物制成的二極管，當電子與空穴復合時能輻射出可見光，因而可以用來制成發(fā)光二極管，在電路及儀器中作為指示燈，或者組成文字或數(shù)字顯示。磷砷化鎵二極管發(fā)紅光，磷化鎵二極管發(fā)綠光，碳化硅二極管發(fā)黃光。</p><p>　　它是半導體二極管的一種，可以把電能轉化成光能

55、；常簡寫為LED。發(fā)光二極管與普通二極管一樣是由一個PN結組成，也具有單向導電性。當給發(fā)光二極管加上正向電壓后，從P區(qū)注入到N區(qū)的空穴和由N區(qū)注入到P區(qū)的電子，在PN結附近數(shù)微米內分別與N區(qū)的電子和P區(qū)的空穴復合，產生自發(fā)輻射的熒光。不同的半導體材料中電子和空穴所處的能量狀態(tài)不同。當電子和空穴復合時釋放出的能量多少不同，釋放出的能量越多，則發(fā)出的光的波長越短。常用的是發(fā)紅光、綠光或黃光的二極管。 </p><p>

56、;　　發(fā)光二極管的反向擊穿電壓約5伏。它的正向伏安特性曲線很陡，使用時必須串聯(lián)限流電阻以控制通過管子的電流。限流電阻R可用下式計算：</p><p>　　式中E為電源電壓，UF為LED的正向壓降，IF為LED的一般工作電流。發(fā)光二極管的兩根引線中較長的一根為正極，應按電源正極。有的發(fā)光二極管的兩根引線一樣長，但管殼上有一凸起的小舌，靠近小舌的引線是正極。</p><p>　　與小白熾燈泡和

57、氖燈相比，發(fā)光二極管的特點是：工作電壓很低（有的僅一點幾伏）；工作電流很?。ㄓ械膬H零點幾毫安即可發(fā)光）；抗沖擊和抗震性能好，可靠性高，壽命長；通過調制通過的電流強弱可以方便地調制發(fā)光的強弱。由于有這些特點，發(fā)光二極管在一些光電控制設備中用作光源，在許多電子設備中用作信號顯示器。</p><p>　　本次畢業(yè)設計試驗中選用了普通單色發(fā)光二極管、高亮度發(fā)光二極管和變色發(fā)光二極管。</p><p&g

58、t;　　a、普通單色發(fā)光二極管 普通單色發(fā)光二極管具有體積小、工作電壓低、工作電流小、發(fā)光均勻穩(wěn)定、響應速度快、壽命長等優(yōu)點，可用各種直流、交流、脈沖等電源驅動點亮。它屬于電流控制型半導體器件，使用時需串接合適的限流電阻。</p><p>　　b、高亮度單色發(fā)光二極管使用的半導體材料與普通單色發(fā)光二極管不同，所以發(fā)光的強度也不同。通常，高亮度單色發(fā)光二極管使用砷鋁化鎵（GaAlAs）等材料，而普通單色發(fā)光二極管使

59、用磷化鎵（GaP）或磷砷化鎵（GaAsP）等材料。</p><p>　　c、變色發(fā)光二極管是能變換發(fā)光顏色的發(fā)光二極管。變色發(fā)光二極管發(fā)光顏色種類可分為雙色發(fā)光二極管、三色發(fā)光二極管和多色（有紅、藍、綠、白四種顏色）發(fā)光二極管。變色發(fā)光二極管按引腳數(shù)量可分為二端變色發(fā)光二極管、三端變色發(fā)光二極管、四端變色發(fā)光二極管和六端變色發(fā)光二極管。本次選用的是二端變色發(fā)光二極管。</p><p>　　

60、3.1.9固定三端穩(wěn)壓器</p><p>　　三端穩(wěn)壓器，主要有兩種，一種輸出電壓是固定的，稱為固定輸出三端穩(wěn)壓器，另一種輸出電壓是可調的，稱為可調輸出三端穩(wěn)太器，其基本原理相同，均采用串聯(lián)型穩(wěn)壓電路。在線性集成穩(wěn)壓器中，由于三端穩(wěn)壓器只有三個引出端子，具有外接元件少，使用方便，性能穩(wěn)定，價格低廉等優(yōu)點，本次選用的是固定三端穩(wěn)壓器。</p><p>　　CW7812的管腳判斷：1腳輸入端，

61、2腳輸出端，3腳接地端。</p><p>　　圖3-12 CW7812的管腳圖</p><p><b>　　3.2音樂演示電路</b></p><p>　　由于自己選擇的音樂芯片就是可以外接彩燈的一種，所以芯片內部具有穩(wěn)壓整流播放音樂等功能，當接通電源時，功能所以音樂演示電路部分只有音樂芯片。并且音樂是一首兒歌，需要64拍，與設定的彩燈閃爍完三

62、種花樣正好相符都是64拍。演唱一遍后芯片會自己周而復始的演唱致使后面彩燈不停閃爍直到電源切斷。</p><p><b>　　3.3花型演示電路</b></p><p>　　由二片移位寄存器194級聯(lián)實現(xiàn)。其八個輸出信號端連接八個發(fā)光二極管，用其輸出信號控制發(fā)光二級管的亮滅實現(xiàn)花型演示。</p><p><b>　　三種花型變換樣式&l

63、t;/b></p><p>　　花型1：8路燈分兩半。從左至右漸亮，全亮后，再分兩半從左至右漸滅。循環(huán)兩次；</p><p>　　花型2：從中間到兩邊對稱地逐次漸亮，全亮后仍由中間到兩邊逐次漸滅。循環(huán)兩次；</p><p>　　花型3：從左至右順次漸亮。全亮后逆序漸滅。循環(huán)兩次。</p><p>　　表3-14 移存器輸出狀態(tài)編碼<

64、;/p><p>　　我的設計是每種花型完整顯示兩遍，所以三種花型完全顯示一遍需要的總結拍數(shù)為64，即1~16顯示第一個花型，17~32顯示第二個花型，33~64顯示第三個花型。</p><p>　　要用194實現(xiàn)三個花型的連續(xù)顯示必須對兩片194的S1、S0和SL、SR一句節(jié)拍的變化進行相應的改變。現(xiàn)將兩片194分為低位片1和高位片2，再將其輸出端從低位到高位記為L1~L8。列出各花型和其對應

65、的194的S1、S0、SL、SR的輸入信號及節(jié)拍控制信號列表如下：(用^Li表示Li的取非)</p><p>　　表 3-16 節(jié)拍控制信號列表</p><p>　　經過分析可以得到控制194高低位片的左移右移變化的控制量。用QA~QH表示161從低位到高位的個輸出端。</p><p>　　控制結果表達式如下：</p><p>　　表3-1

66、7 194低位片和高位片</p><p><b>　　電路圖如下：</b></p><p>　　圖 3-18 花型電路圖</p><p>　　3.4花型控制信號電路</p><p>　　由二片161級聯(lián)的模128（三種花型節(jié)拍每種顯示兩遍，再總體重復一遍的總節(jié)拍數(shù)）計數(shù)器。</p><p>　　1

67、61的級聯(lián)用的是同步，并用^QH清零。</p><p>　　當三種花型全新顯示一遍后（總共64拍）161的輸出變?yōu)?0000100所以將161高位片的Q2（即QG）信號輸給節(jié)拍電路的151的A來通過節(jié)拍控制電路改變第二遍花型顯示的頻率。161的CP脈沖來自節(jié)拍控制電路中74的輸出端Y。</p><p><b>　　電路圖如下：</b></p><p

68、>　　圖 3-19 花型控制信號電路</p><p><b>　　3.5節(jié)拍控制電路</b></p><p>　　由一片151和一片74級聯(lián)實現(xiàn)。整體上實現(xiàn)脈沖頻率的變換，即交替產生快慢節(jié)拍。</p><p>　　令74的Vcc，CLR，PR都接高電平，將^Q的輸出接到D端，Q端的輸出接到151的D1端。令151的D0,D2,D3,D4,

69、D5,D6,D7,B,C,G’,GND接低電平，Vcc接高電平，D0接時鐘信號的CP脈沖，A端接由花型控制電路的QG輸出。</p><p>　　所以Y端的輸出就為：Y=CP·^A+Q·A</p><p>　　(Q是74D觸發(fā)器的輸出端)由D觸發(fā)器具有記憶功能，記錄上一個狀態(tài)，所以在每一個CP脈沖的上升沿，Q輸出為上一次的記錄（即一個脈沖）。也就比時鐘信號電路的CP脈沖慢

70、了一拍。</p><p>　　所以通過A為0或1選擇Y端輸出的脈沖的頻率。A端接的是161的高位片的QG即當?shù)竭_第64拍時QG為1接下來的65~128拍為變慢后的脈沖輸出。</p><p><b>　　電路圖如下:</b></p><p>　　圖3-20節(jié)拍控制電路</p><p><b>　　3.6時鐘信號電

71、路</b></p><p>　　由一片555加上適當電容及電阻實現(xiàn)。</p><p>　　電容?。?.7μf 0.01μf</p><p>　　電阻取：150 kΩ 4.7 kΩ</p><p><b>　　電路圖如下：</b></p><p>　　圖3-21時鐘信號電路

72、</p><p><b>　　第4章 結束語</b></p><p>　　（1） 對數(shù)字電路知識的鞏固與提高</p><p>　　這次課程設計主要是運用數(shù)字電路邏輯設計的一些相關知識，在整個實習過程中，都離不開對數(shù)字電路課程知識的再學習。我在最開始，就先將實習用到的知識通過翻閱數(shù)電書回顧了一遍（這也是對這門課的復習，給以后的復習備考減少了很多負

73、擔），這樣的回顧讓我對知識的理解更加透徹，對后來的快速設計起了很好的鋪墊作用。</p><p>　　（2）學會了理論聯(lián)系實際</p><p>　　課程設計，通過選擇的題目，根據(jù)要求，運用所學知識將其付諸實踐來完成。這并不是在課堂上的單純聽懂，或者課后看書過程中的深入理解，這需要的是一種理論聯(lián)系實踐的能力。理論知識往往都是在一些理想狀態(tài)下的假設論，而實際的動手操作則完全不同，需要考慮實際中的

74、很多問題。有些知識在理論上可能完全沒錯但到了實際中則不然。比如在動筆做題時我們是不用考慮導線的電阻的，但在實際中，導線電阻有時是會帶來時延造成花型變化的錯亂，所以我們應盡量在連接電路時選擇最短路徑。</p><p>　　此次畢業(yè)設計是我們從大學畢業(yè)生走向未來工程師重要的一步。其間，查找資料，老師指導，與同學交流，每一個過程都是對自己能力的一次檢驗和充實。</p><p>　　通過這次實踐，

75、極大的鍛煉了電路設計實踐能力，培養(yǎng)了自己獨立設計能力。此次畢業(yè)設計是對我專業(yè)知識和專業(yè)基礎知識一次實際檢驗和鞏固，同時也是走向工作崗位前的一次熱身。</p><p>　　畢業(yè)設計收獲很多，作為電氣專業(yè)的學生，設計是我們將來必需的技能，這次課程設計恰恰給我們提供了一個應用自己所學知識的機會，從到圖書館查找資料到對電路的設計對電路的仿真再到最后電路的成型，都對我所學的知識進行了檢驗。同時，仍有很多課題需要后輩去努力去

76、完善。</p><p>　　同時，畢業(yè)設計也暴露出自己專業(yè)基礎的很多不足之處。比如缺乏綜合應用專業(yè)知識的能力，對材料的不了解等等。留給我印象最深的是要設計一個成功的電路，必須要有耐心，要有堅韌的毅力。在整個電路的設計過程中，花費時間最多的是各個模塊電路的連接及電路的細節(jié)設計上，在多種方案的選擇中，我們仔細比較分析其原理以及可行的原因，最后還是在老師的耐心指導下，使整個電路可穩(wěn)定工作。</p><

77、;p>　　雖然馬上要畢業(yè)了，但是這次實踐使我明白自己知識還很淺薄，自己的求學之路還很長，我會爭取把本系統(tǒng)應用到實際工作中，使之產生商業(yè)價值。電子技術發(fā)展日新月異，我會在以后的研發(fā)中加入新技術，使之更趨完善，總之本次畢業(yè)設計是我的電子研發(fā)之路的良好開端。我會以此為契機以后更應該在工作中學習，努力使自己成為一個對社會有所貢獻的人。</p><p>　　經過幾個月的畢業(yè)設計，我深刻明白了理論知識與社會實踐相結合的

78、道理，從總得到了以前書本知識所不曾得到的知識。更加明白了如今信息時代電子技能知識的重要性。</p><p>　　增強了我對對實際工藝技術、電子技術和設備技術等方面的認識，掌握了分析處理方法，調試、計算等基本技能的訓練，具有一定程度的實際工作能力。</p><p>　　面對如此激烈的市場競爭體系，只有努力掌握好電子技能知識放可在競爭中立于不敗之地，我對從事電子產品的開發(fā)和研究產生了良好的興趣

79、。希望自己以后能通過自己的不斷努力獲的更多的工藝和電子技術。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1] 楊暉等主編﹒大規(guī)邏輯器件與數(shù)字系統(tǒng)設計[M]﹒上海：電子出版社﹒1998</p><p>　　[2] 王兆安、黃俊主編﹒電力電子技術[M]﹒第4版﹒北京：機械工業(yè)出版社﹒1996</p><

80、p>　　[3] 楊暉等主編﹒大規(guī)邏輯器件與數(shù)字系統(tǒng)設計[M]﹒上海：電子出版社﹒1998</p><p>　　[4] 王港元主編﹒電子技能基礎[M]﹒四川大學出版社﹒第2版 1998</p><p>　　[5] 焦智﹒基于CPLD的彩燈控制器[M]﹒廊坊：華北航天工業(yè)學院學報﹒2002</p><p>　　[6] 張慧、馮英主編﹒電源大全[M]﹒成都：西南交通

81、大學出版社﹒1993</p><p>　　[7] 閻石主編﹒數(shù)字電子技術基礎[M]﹒北京：高等教育出版社﹒第4版﹒2001</p><p>　　[8] 康華光主編﹒電子技術基礎[M]﹒北京：高等教育出版社﹒第五版﹒1997</p><p>　　[9] 李銀華主編﹒電子線路設計指導[M]﹒北京：北京航空大學出版社﹒2005</p><p>　　

82、[10] 陳有卿主編﹒集成電路原理與應用[M]﹒北京：機械工業(yè)出版社﹒2006.1</p><p>　　[11] 楊素行主編﹒模擬電子技術基礎簡明教程[M]﹒第2版﹒1998</p><p>　　[12] 余孟嘗主編﹒數(shù)字電子技術基礎簡明教程[M]﹒第2版﹒1996</p><p>　　[13] Coulthard, M. An Introduction to Di

83、scourse Analysis.Longman,1977 </p><p>　　[14] Cook,G. The Discourse of Advertising (Second edition).Routledge,2001 </p><p>　　[15] Pettetssen S, 1941. Introduction to Meterclogy. New York, McGraw

84、-Hill, 200-210</p><p><b>　　致　　謝</b></p><p>　　首先衷心地感謝我的導師****。本文從選題到完成，從理論上的探討到實際問題的解決，無處不飽含著***老師的心血。李老師的悉心指導和建議給了我極大的幫助和支持，使我受益匪淺。在老師給我們任課的四年多來，傳授了我們許多終身受益的知識，幫我的學業(yè)在最后階段劃上了一個圓滿的句號。在