关于电子LED幸运转盘.docx
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关于电子LED幸运转盘
郑州科技学院
《数字电子技术》课程设计
题目电子好运行盘
学生姓名
专业班级
学号
院(系)
指导教师
达成时间
郑州科技学院
数字电子技术课程设计任务书
专业班级学号姓名
一、设计题目好运行盘
二、设计任务与要求
1.可用10个发光二极管模拟好运物。
2.启动开关后,发光二极管高速循环点亮。
3.二极管循环点亮速度愈来愈慢,并最后随机停止于某个灯上。
三、参照文件
[1]李学龙.使用单片机控制的智能遥控电电扇控制器[J].电子电路制作,2003,9:
13~15.
[2]蓝厚荣.单片机的PWM控制技术[J].工业控制计算
机,2010,23(3):
97~98
[3]郭天祥.新观点51单片机C语言教程[M].北京:
电子工业第一版社.~344
[4]胡汉才.单片机原理及其接口技术(第2版)[M].北京:
清华大学第一版
社.~77.
[5]胡全.51单片机的数码管动向显示技术[J].信息技术,2009,13:
25~26
[6]马云峰.单片机与数字温度传感器DS18B20的接口设计[J].计算机丈量
与控制,2007,10(4):
278~280
四、设计时间
年代日至年代日
指导教师署名:
专业负责人署名:
年月日
2设计任务与要求
3设计方案与论证
.........................................................
.........................................................
设计思路
设计方案
设计论证
................................................................1
.................................................................
.................................................................
4设计原理及功能说明.2
电路的设计原理.........................................................
NE555的使用..........................................................
的工作原理5
发光二极管的工作原理6
三极管9013工作原理8
与NE555在电路中作用9
5单元电路的设计10
电源装置10
应用电路设计.10
6硬件的制作11
电烙铁的使用.11
7PCB制作完成后的图及其有关的工作参数14
电子好运行盘的PCB板图....................................................
有关工作参数的丈量结果............................................
8电子好运行盘的功能及弄法
9总结与领会......................................................................................
参照文件...................................................................
附录一整体电路原理图...................................................
附录二制作实物图........................................................
附录三元器件清单........................................................
14
14
14
15
1设计目的
本次设计本着锻炼学生的着手能力和思虑能力的目的,把所学知识与实质相结
合。
学生经过理论设计和实质制作解决相应的实质问题,稳固和运用在《数字电
子技术》一书中所学的理论知识和实验技术,掌握模拟电子系统的一般设计方法,
提升设计能力和实质着手能力,为此后从事电子产品打下优秀的基础。
提升学生
的就业竞争力,激发我校大学惹祸实就是,勤苦研究,弘扬团队合作精神,培育
学生的创新思想和着手实践能力。
增强学生对专业前沿技术的学习和能力的培
养。
比如,焊接技术,自我解决问题的能力。
同时在设计以及实践的过程中不单
能够充分运用所学知识于实质中,还可锻炼学生的思想能力和知识拓展能达成
力,调换学生学习电子信息技术的踊跃性。
2设计任务与要求
1.可用10个发光二极管模拟好运物。
2.启动开关后,发光二极管高速循环点亮。
3.二极管循环点亮速度愈来愈慢,并最后随机停止于某个灯上。
3设计方案与论证
设计思路
依据电子好运行盘的功能要求,将电路区分为四个单元功能模块,即时钟信号发生模块、译码驱动LED显示模块、十进制计数模块和开关等逻辑控制。
设计方案
本电路由555构成的多谐振荡器和CD4017十进制计数器/脉冲分派器构成。
10颗发光二极管模拟好运物,当按下启动键1秒以上,发光二极管高速循环点亮,几秒钟后旋转速度愈来愈慢并最后随机停止于某颗灯上。
能够将每颗灯旁边标上好运物件作为摇奖器。
47μF电解电容的数值决定延缓时间,1μF的电解电容数
值决定循环速度。
电源供电电压为直流5V,也能够采纳3节电池供电。
电子幸
运行盘设计方框图以下列图3-1所示。
按钮时
电容
555集
4017集
发光二
成电路
成电路
极
管
图启3-1动电子好运行盘电路系统方框图开
多谢振
十进制
1-10
关
式放
荡器
计数器
显示
设计论证
电计
若当按下开关1秒以上,发光二极管高速循环点亮,几秒钟后旋转速度愈来愈慢并最后停于某颗灯上。
重复试验,逗留的地点随机。
则设计成功,不然,设计失败。
4设计原理及功能说明
电路的设计原理
脉冲产生器由NE555及外头元件构成多谐振荡器,当按下按键S1时Q1导通,NE555的3脚输出脉冲,则CD4017的10个输出端轮番输出高电平驱动10只LED轮番发光。
松开按键后,因为有电容C1的存在,Q1不会立刻截止,跟着C1两头电压的降落,Q1的导通程序渐渐减弱,3脚输出脉冲的频次变慢,LED挪动频次也随之变慢。
最后当C1放电结束后。
Q1截止,NE555的3脚不再输出脉冲,LED停止挪动。
一次“开奖”过程就这样达成了。
R2决定LED挪动速度,C1决定等候“开奖”的时间。
NE555的使用
555准时器是一种模拟和数字功能相联合的中规模集成器件。
一般用双极型
(TTL)工艺制作的称为555,用互补金属氧化物(CMOS)工艺制作的称为7555,除单准时器外,还有对应的双准时器556/7556。
555准时器的电源电压范围宽,可在~16V工作,7555可在3~18V工作,输出驱动电流约为200mA,因此其输出可与TTL、CMOS或许模拟电路电平兼容。
555准时器成本低,性能靠谱,只要要外接几个电阻、电容,就能够实现多谐振荡器、单稳态触发器及施密特触发器等脉
冲产生与变换电路。
它也常作为准时器宽泛应用于仪器仪表、家用电器、电子丈量及自动控制等方面。
它内部包含两个电压比较器,三个等值串连电阻,一个RS触发器,一个放
电管T及功率输出级。
它供给两个基准电压VCC/3和2VCC/3
555准时器的功能主要由两个比较器决定。
两个比较器的输出电压控制RS触发器和放电管的状态。
在电源与地之间加上电压,当5脚悬空时,则电压比较器C1的反相输入端的电压为2VCC/3,C2的同相输入端的电压为VCC/3。
若触发输入端TR的电压小于VCC/3,则比较器C2的输出为0,可使RS触发器置1,使输出端OUT=1。
假如阈值输入端TH的电压大于2VCC/3,同时TR端的电压大于VCC/3,则C1的输出为0,C2的输出为1,可将RS触发器置0,使输出为0电平。
它的各个引脚功能以下:
1脚:
外接电源负端VSS或接地,一般状况下接地。
2脚:
低触发端
3脚:
输出端Vo
4脚:
是直接清零端。
当此端接低电平,则时基电路不工作,此时无论TR、TH处于何电平,时基电路输出为“0”,该端不用时应接高电平。
5脚:
VC为控制电压端。
若此端外接电压,则可改变内部两个比较器的基准电压,当该端不用时,应将该端串入一只μF电容接地,以防引入扰乱。
6脚:
TH高触发端。
7脚:
放电端。
该端与放电管集电极相连,用做准时器时电容的放电。
8脚:
外接电源VCC,双极型时基电路VCC的范围是~16V,CMOS型时基电路VCC的范围为3~18V。
一般用5V。
图4—1NE555内部原理
触器只有一个状。
在未加触信号以前,触器于定状,触后,触器由定状翻状,状保持一段后,又会自翻回本来的定状。
触器一般用于延和脉冲整形路。
接通源后,未加脉冲,而C充,UC上涨,此,路出低平,放管T通,C迅速放.,在加脉冲前,低平,是路的。
在t=t0刻跳,TH端平小于2/3UDD所以出翻高平,T截止,C充。
按指数律上涨。
t=t1,脉冲消逝。
t=t2上涨到(此TH端平大于TR
端平大于,又自翻低平。
在段路于。
t>t2,T通,C迅速放,路又恢复到。
由剖析可得:
出正脉冲度tW=
图4—2NE555单稳态工作电路和波形图
的工作原理
CD4017是5位Johnson数器,拥有10个出端,CP、CR、INH入端。
入端的斯密特触器拥有脉冲整形功能,入脉冲上涨和降落无穷制。
INH低平,数器在上涨沿数;反之,数功能无效。
CR高平,数器清零。
Johnson数器,供给了迅速操作、2入通和无毛刺出。
防通,保了正确的数序。
出一般低平,只有在周期内保持高平。
在每10个入周期CO信号达成一次位,并用作多数的下脉。
十制数/分器CD4017,其内部由数器及器两部分成,由
出脉冲信号的分派,整个出序就是O0、O1、O2、⋯、O9挨次出
与同步的高平,度等于周期。
CD4017有10个出端(O0~O9)和1个位出端~O5-9。
每入10个
数脉冲,~O5-9即可获得1个位正脉冲,位出信号可作下一的
信号。
CD4017有3个(MR、CP0和~CP1),MR清零端,当在MR端上加高平
或正脉冲其出O0高平,其余出端(O1~O9)均低平。
CP0和~
CPI是2个入端,若要用上涨沿来数,信号由CP0端入;若要用下
降沿来数,信号由~CPI端入。
置2个入端,比方便,
可更多二极管光。
因而可知,当CD4017有连续脉冲输入时,其对应的输出端挨次变为高电平
状态,故可直接用作次序脉冲发生器。
图4-3CD4017引脚图
发光二极管的工作原理
发光二极管简称为LED。
由镓(Ga)与砷(As)、磷(P)的化合物制成的二极管,当电子与空穴复合时能辐射出可见光,因此能够用来制成发光二极管。
在电路及仪器中作为指示灯,或许构成文字或数字显示。
磷砷化镓二极管发红光,磷化镓二极管发绿光,碳化硅二极管发黄光。
50年古人们已经认识半导体资料可产生光芒的基本知识,第一个商用二极管产生于1960年。
LED是英文lightemittingdiode(发光二极管)的缩写。
它是半导体二极管的一种,能够把电能转变为光能。
发光二极管与一般二极管同样是由一个PN结构成,也拥有单导游电性。
当给发光二极管加上正向电压后,从P区注入到N区的空穴和由N区注入到P区的电子,在PN结邻近数微米内分别与N区的电子和P区的空穴复合,产生自觉辐射的荧光。
不一样的半导体资猜中电子和空穴所处的能量状态不一样。
当电子和空穴复合时开释出的能量多少不一样,开释出的能量越多,则发出的光的波长越短。
常用的是发红光、绿光或黄光的二极管。
发光二极管的反向击穿电压约5伏。
它的正向伏安特征曲线很陡,使用时一定串连限流电阻以控制经过管子的电流。
限流电阻R可用下式计算:
R=(E-UF)/IF
式中E为电源电压,UF为LED的正向压降,IF为LED的一般工作电流[1]。
图4-4LED表示图
LED的基本构造是一块电致发光的半导体资料,置于一个有引线的架子上,
而后周围用环氧树脂密封,起到保护内部芯线的作用,所以LED的抗震性能好。
发光二极管的核心部分是由P型半导体和N型半导体构成的晶片,在P型半导体和N型半导体之间有一个过渡层,称为PN结。
在某些半导体资料的PN结中,
注入的少量载流子与多半载流子复合时会把剩余的能量以光的形式开释出来,从而把电能直接变换为光能。
PN结加反向电压,少量载流子难以注入,故不发光。
这类利用注入式电致发光原理制作的二极管叫发光二极管,通称LED。
当它处于正向工作状态时(即两头加上正向电压),电流从LED阳极流向阴极时,半导体晶体就发出从紫外到红外不一样颜色的光芒,光的强弱与电流有关。
以下是传统发光二极管所使用的无机半导体物料和所它们发光的颜色
LED资料
铝砷化镓(AlGaAs)
铝磷化镓(AlGaP)
磷化铝铟镓(AlGaInP)
磷砷化镓(GaAsP)
磷化镓(GaP)
氮化镓(GaN)
铟氮化镓(InGaN)
碳化硅(SiC)(用作衬底)
硅(Si)(用作衬底)
蓝宝石(Al2O3)(用作衬底)
硒化锌(ZnSe)
钻石(C)
氮化铝(AlN),氮化铝镓(AlGaN)
颜色
红色及红外线
绿色
高亮度的橘红色,橙色,黄色,绿色
红色,橘红色,黄色
红色,黄色,绿色
绿色,葱绿色,蓝色
近紫外线,蓝绿色,蓝色
蓝色
蓝色(开发中)
蓝色
蓝色
紫外线
波长为远至近的紫外线
三极管9013工作原理
三极管,是半导体基本元器件之一,拥有电流放大作用,是电子电路的核心元件。
三极管是在一块半导体基片上制作两个相距很近的PN结,两个PN结把正块半导
体分红三部分,中间部分是基区,双侧部分是发射区和集电区,摆列方式有PNP
和NPN两种。
目前,国内各样晶体三极管有好多种,管脚的摆列也不同样,在使用中不确
定管脚摆列的三极管,一定进行丈量确立各管脚正确的地点(下面实用万用表测
量三极管的三个极的方法),或查找晶体管使用手册,明确三极管的特征及相应
的技术参数和资料。
非9014,9013系列三极管管脚辨别方法:
(a)判断基极。
用万用表R×100或R×1k挡丈量管子三个电极中每两个极之间的正、反向电阻值。
当用第一根表笔接某一电极,而第二表笔先后接触此外两
个电极均测得低阻值时,则第一根表笔所接的那个电极即为基极b。
这时,要注
意万用表表笔的极性,假如红表笔接的是基极b。
黑表笔分别接在其余两极时,测得的阻值都较小,则可判断被测管子为PNP型三极管;假如黑表笔接的是基极
b,红表笔分别接触其余两极时,测得的阻值较小,则被测三极管为NPN型管如9013,9014,9018。
(b)判断三极管集电极c和发射极e。
(以PNP型三极管为例)将万用表置于
R×100或R×1K挡,红表笔基极b,用黑表笔分别接触此外两个管脚时,所测得的两个电阻值会是一个大一些,一个小一些。
在阻值小的一次丈量中,黑表笔所接收脚为集电极;在阻值较大的一次丈量中,黑表笔所接收脚为发射极。
D不拆卸三极管判断其利害的方法。
在实质应用中、小功率三极管多直接焊接在印刷电路板上,因为元件的安装
密度大,拆卸比较麻烦,所以在检测时常常经过用万用表直流电压挡,去丈量被测管子各引脚的电压值,来推测其工作能否正常,从而判断三极管的利害。
如是象9013,9014同样NPN的用万用表检测他们的引脚,黑表笔接一个极,用红笔分别接其余两极,两个极都有5K阻值时,黑表笔所接就是B极。
这时用黑红两表笔分别接其余两极,用舌尖同时添(其实也能够先用舌头添湿一下手指而后用手指去摸,反正都不卫生)黑表笔所接那个极和B极,表指示阻值小的那个黑表所接就是C极。
(以上所说为用指针表所测,数字表为红笔数字万用表内部的正负级是和指正表相反的。
)
图4-5三极管9013引脚图
与NE555在电路中的作用
在4017的14端接上一脉冲产生器即可成为电子好运行盘。
脉冲产生器是一个用计时器集成电路555设计而成的无稳态多谐波振荡器,产生高低变化不断得方形脉冲波。
当按一下按钮式开关(PBSW)时,C1会及时充电至电源电压9V,此电压经晶体管(TR)缓冲放大器后施加在IC2555无稳态多谐波振荡器的重置
端上,令其开始震荡,在第三端输出方波脉冲。
当按钮式开关松开后,C1会经
R1放电,其电压渐渐降落,IC3第4端的电压变得很低,令震荡停止,第三端停
止输出方波脉冲。
5单元电路的设计
电源装置
一般状况下,我们使用的电源信号都是沟通电源即220V,50HZ。
,而我们所设计的好运大转盘所采纳的5V直流电源信号,因为这类信号不是很常有,而在实验室中备有220V的变换为5V的电源装置,此装置包含变压器、整流电路、稳幅。
此中整流电路是单相桥式整流电路,稳幅电路是一个三端集成稳压管。
若实现稳压电源,第一就要就电路进行稳压。
在稳压方面可采纳变压器来达成。
由输入沟通电压变为直流则须对电路进行整流。
本次设计采纳全波桥式整流电路进行整流,而后要对输入的电压进行调理,在调理方面可采纳可调理三正直电压稳压器进行调理(LM317)。
经过整流后得电流幅值变化很大,所以需要用电容对电
流进行滤波。
这样下去,便获得全波整流电压。
可是考虑到本设计的目的是作为课题,所以决定不采纳实验室的电源装置,而是选择使用干电池供电,固然电压不可以达到5V,可是三节干电池的串连使其电压达到,能够知足需要。
应用电路设计
我们设计的是电子好运行盘,主题是NE55和CD4017的连结装置,从电路图到实质电路的变换,需要注意元器件的串并联。
4017是一个十进计数器集成电路,16脚及8脚分别为正及负电源接脚,可在3-18V下工作。
14脚是时钟脉冲
输入端,每当输入由低电位(约0V)转高电位(近正电源电压)季节输出脚(共十脚)依序次轮番输出高电位。
13脚是输入时钟脉冲控制端,一般接低电位,若接高
电位会令14脚暂停作用。
15脚是置零脚,一般接零电位,若接高电位则使输出置零,即Q0输出脚”3”永久为高电位,失掉计数作用。
12脚是进位脚,用来
接下一个十进计数器用,变为双位计数器,此刻的电路不用,故空接。
在4017
的14脚接上一脉冲产生器即可成为电子好运轮盘。
脉冲产生器是一个用准时器
集成电路555设计而成的无稳态多谐波(方波)振荡器,产生高低变化不断的方型脉冲波。
当按一下按钮式开关(时,C1会及时充电至电源电压9V,此电压经晶体管(TR)缓冲放大器后施加在IC555无稳态多谐波(方波)振荡器的重置脚即4脚
上,令其开始振荡,在第
3脚输出方波脉冲。
当按钮式开关松开后,
C1会经
R1
放电,其电压渐渐降落,
IC2
第
4脚的电压也跟从降落。
在必定的时间后
(由
C1
乘R1的时间常数决定,一般约十秒内),IC2第4脚的电压变得很低,令振荡停止,第3脚停止输出方波脉冲。
IC2555在起动时,第3脚输出约等于电源电压的高位电压,经R3向C3充电,当C3电压升至2/3电源电压时,经第六脚触发内部的电压比较器,令第3脚变为靠近零的低电位。
以后C3经R3放电,当C3
电压降落至1/3电源电压时,经第二脚触发内部另一个电压比较器,使第3脚变回高输出电位,再次重复向C3充电。
结果C3不断经R3充电和放电,555第3脚不断输出方型脉冲波。
R3及C3数值越大,频次越低。
R3及C3数值越小,频次越高。
6硬件的制作
电烙铁的使用
常用就是内热式和外热式两种,还有可调温的,焊台,专用于拆卸电子原件的吸锡电烙铁等,20几W到上百W的都有;烙铁头有尖头,平头,斜头,弯优等,实用纯铜做烙头还有长寿电烙铁头,初学者焊电路能够用30W长寿烙铁头的外热
式。
外热式是烙铁头插到发热资猜中,内热式是烙铁头在发热资料外.
一般来说,称职专业的高级技工(电工高级技师)家里都储藏有几把电烙铁,以供不一样场合需要,我家里就有九把不一样的电烙铁。
使用他人用过的电烙铁,或买二手市场的烙铁,必定要着重质量、频频检查。
市道上精雕细刻的产品好多,
应当有所认识和防备,不然,会把性命搭上。
电烙铁倡导专用,一般不该当公用和混用。
烙铁头的形状有多种多样,选择的重点是,能常常保持必定的焊锡,能迅速
有效地消融接头上的焊锡,不产生虚焊、搭锡、挂锡,焊点无毛刺,不烫坏板子和元件。
机器上的焊点崭新锃亮,则烙铁头的何截面可大些,用扁平或椭圆头,传热快自然操作利索。
锡面氧化层较厚,烙铁头相对要尖些,便于打破。
元器件
密度大,需要采纳对应尖细的铁合金头,防止烫伤和搭锡。
装拆IC块,常使用
特别形状的烙铁头。
有时因为焊不到,和防止烫坏塑料件,采纳弯烙铁头。
自然,也要看各人的操作习惯和
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