1、電子技術課程設計報告設計題目：基于555的心形流水燈 專 業：電氣工程及其自動化班 級： 1401 學 號：2014010895學生姓名：胡俊指導教師：有德義目 錄1、設計目的 .31.1 設計框圖.32、硬件電路設計.32.1 NE555電路及應用3定時電路NE555簡介32.1.2 NE555的特點.32.1.3 NE555基本應用電路（定時器）42.2、脈沖分配器CD401752.2.1 CD4017引腳屬性.52 .2.2 CD4017的邏輯功能.52.2.3 CD4017的內部結構.63、電路工作原理.63.1 電路原理圖.63.2 電路仿真圖.73.3 實物圖.83.3 背面布線圖

2、.84、元件清單85、實驗調試與分析.86、心得體會97、參考文獻.101、設計目的隨著電子技術的快速發展尤其是數字技術的突飛猛進，多功能流水燈憑著簡易，高效，穩定等特點得到普遍的應用。在各種娛樂場所、店鋪門面裝飾、家居裝潢、城市墻壁更是隨處可見，與此同時，還有一些城市采用不同的流水燈打造屬于自己的城市文明，塑造自己的城市魅力。目前，多功能流水燈的種類已有數十種，如家居裝飾燈、店鋪招牌燈等等。所以，多功能流水燈的設計具有相當的代表性。多功能流水燈，就是要具有一定的變化各種圖案的功能，主要考察了數字電路中一些編碼譯碼、計數器原理，555定時器構成時基電路，給其他的電路提供時序脈沖，設計過程中需要

3、了解相關芯片（NE555、CD4017）的具體功能，引腳圖，真值表，認真布局，在連接過程中更要細致耐心。1.1 設計框圖基本原理設計框圖如下圖(1)所示: 電源 定時器 十進制計數器/分頻器 光源電路圖（1）設計框圖2、硬件電路設計2.1 NE555電路及應用定時電路NE555簡介NE555 (Timer IC)大約在1971由Signetics Corporation發布，在當時是唯一非常快速且商業化的Timer IC，在往后的30非常普遍被使用，且延伸出許多的應用電，盡管近CMOS技術版本的Timer IC如MOTOROLA的MC1455已被大的使用，但原規格的NE555依然正常的在市場上

4、供應，盡管新版IC在功能上有部份的改善，但其腳位勁能并沒變化，所以到目前可直接的代用。NE555是屬于555系列的計時IC的其中的一種型號，555系列IC的接腳功能及運用都是相容的，只是型號不同的因其價格不同其穩定度、省電、可產生的振蕩頻率也不大相同；而555是一個用途很廣且相當普遍的計時IC，只需少數的電阻和電容，便可產生數位電路所需的各種不同頻率之脈波訊號。 2.1.2 NE555的特點1. 只需簡單的電阻器、電容器，即可完成特定的振蕩延時作用。其延時范圍極廣，可由幾微秒至幾小時之久。 2. 它的操作電源范圍極大，可與TTL，CMOS等邏輯閘配合，也就是它的輸出準位及輸入觸發準位，均能與這

5、些邏輯系列的高、低態組合。3. 其輸出端的供給電流大，可直接推動多種自動控制的負載。 4. 它的計時精確度高、溫度穩定度佳，且價格便宜。 2.1.3 NE555基本應用電路（定時器）  定時器由一塊時基集成電路NE555和C1、C2、R1、R2等組成（其中C1為延時充電電容，C2為抗干擾隔離電容，R1、R2為延時充電電阻，而R2又為放電電阻）。通電后，因電容C1兩端電壓不能突變，2腳的電壓為低電平，集成塊NE555的內部觸發器被置位，3腳輸出高電平。同時，由于電源經電阻R1和R2向C2充電，使6腳和2腳的電壓不斷提高，當電位上升到VCC的2/3時，集成塊NE555的內部觸發器被復位，

6、3腳的輸出電壓翻轉為低電平。同時集成塊NE555內部的放電管導通，即7腳通過內部的放電管和1腳相通，C2上儲存的電荷就通過R2、7腳放電，使6腳和2腳的電壓不斷下降，當電位降低到VCC的1/3時，集成塊NE555的內部觸發器被置位。同時集成塊NE555內部的放電管截止，7腳被懸空，電源又通過R1、R2向C2充電，使6腳和2腳的電壓不斷提高如此，周而復始，形成振蕩。輸出端的高電平維持時間取決于電容C2的充電時間常數，輸出端的低電平維持時間取決于電容C2的放電時間常數。由于R2R1，故可以認為f放f充，目的是減小彩燈熄亮交替的時間間隔的差異。如用作其他情況，需要調整R1、R2、C2的參數。綜上分析

7、，3腳始終處于高電平和低電平的二進制變化狀態，故此電路又稱為無穩電路。當555定時器組成自激多諧振蕩器時，輸出的矩形脈沖的周期為：T=0.7*（R1+R2）*C。高電平暫穩態的持續時間為：T1=0.7*（R1+R2）；低電平的暫穩態持續時間為：T2=0.7R2*C。占空比：q%=R1/(R1+R2)2.2、脈沖分配器CD40172.2.1 CD4017引腳屬性1腳：第5輸出端2腳：第1輸出端3腳：第0輸出端，電路清零時，該端為高電平4腳：第2輸出端5腳：第6輸出端6腳：第7輸出端7腳：第3輸出端8腳：電源負極9腳：第8輸出端10腳：第4輸出端11腳：第9輸出端12腳：級聯進位輸出端，每輸入10

8、個時鐘脈沖時，就可以得到一個計數器的時鐘信號13腳：禁止端14腳：時鐘輸入端，脈沖上升沿有效15腳：清零輸入端，在該管腳加高電平或正脈沖時，CD4017計數器中，各計數單元輸出低電平“0”，在譯碼器中，只有對應“0”狀態的輸出端3腳為高電平16腳：電源正極，可以使用318V直流電源供電2.2.2 CD4017的邏輯功能當復位端R加上高電平和正脈沖時，除輸出端Q0為高電平“1”外，其余輸出端即Q1Q9均輸出低電平“0”。當時鐘輸入端EN接地時，CP端對輸入時鐘脈沖的上升沿計數；當時鐘輸入CP接高電平時，EN端則對時鐘脈沖的下降沿計數，設置這兩個輸入端是為了級連時更加方便Q0Q9 10個輸出端的輸

9、出狀態分別與輸入的時鐘脈沖個數相對應。例如，如果計數從0開始，則輸入第1個時鐘脈沖時，Q1就變為高電平；輸入第2個時鐘脈沖時，Q2為高電平，以此類推，直至輸入第10個脈沖，就回復到Q0為高電平。同時進位端CO就輸出1個進位脈沖，作為下一級計數器的時鐘信號。R為復位端輸入，也稱清零端，當R輸入高電平時，電路復位，即輸出端Q0為高電平，Q1Q9為低電平2.2.3 CD4017的內部結構：3、電路工作原理設計的多功能流水燈原理電路圖如下圖所示。原理電路圖由振蕩電路、譯碼電路和光源電路三部分組成。在設計電路時，本文選用的脈沖發生器是由NE555與電阻及電容組成的多諧振蕩器組成。主要是為燈光流動控制器提

10、供流動控制的脈沖，燈光的流動速度可以通過電位器RP進行調節。由于RP的阻值較大，所以有較大的速度調節范圍。燈光流動控制器由一個十進制計數脈沖分配器CD4017和若干電阻組成。3.1 電路原理圖CD4017輸出高電平的順序分別是、腳，故、腳的高電平使6串彩燈向右順序發光，、腳的高電平使6串彩燈由中心向兩邊散開發光。各種發光方式可按自己的需要進行具體的組合，若要改變彩燈的閃光速度，可改變電容C1的大小。3.2 電路仿真圖 通過對電路原理進行分析，并在multisim軟件下進行仿真可知，原理圖正確無誤，要求功能均能實現。并且在仿真軟件下可以清晰地看到，控制流水燈流動速度的快慢主要通過調節滑動變阻器來

11、改變555定時器的輸出脈沖來控制。3.3 實物效果圖3.4 布線圖4 、 元件清單序 號編 號名 稱數 量1CD4017十進制計數/分配器12NE555單穩態觸發器13R122K電阻24R2500K電位器15R31K電阻16R40.5K電阻17C21F電容18LED紅、綠、黃、發光二極管219電池盒1101.5V干電池311萬用版112開關113導線若干5、實驗調試與分析1.檢查電路原理圖及導線的連接。在電腦上仿真，能夠得出正確的實驗現象，所以電路原理圖正確。檢查導線的連接是否與電路原理圖上一致。2.檢查導線的連接。對照電路原理圖，用數字萬用表打到合適的檔位，測試各對應的接點是否連接好并導通。3.檢查實驗儀器和器材是否完好。電源5伏直流電壓輸出正常，CD4017芯片測試其功能均正常，用萬用表檢查開關，按下時導通均正常。完成上述步驟后，接通5伏的直流電源，實驗現象為：按下開關，發光二極管出現循環亮暗變化，其中包括單向循環以及間歇亮暗，通過改變相關電阻或電容的大小，進一步確定發光二極管各自發光停留的時間，從而形成心形的流水燈效果。至此，心形流水燈電路設計，調試與實驗成功。6、心得體會通過本次課程設計，使我深刻的認識到了理論聯系實際的重要性。通過自己設計電路圖，通過仿真軟件仿真，購買元器