簡易調光燈 數(shù)電課程設計報告

1、<p>　　<<數(shù)字電子技術>></p><p><b>　　課程設計報告</b></p><p>　　題 目：_ 簡易調光燈 _</p><p>　　專 業(yè)： 通信工程 </p><p>　　年 級： 2011

2、級 </p><p>　　學 號： </p><p>　　學生姓名： </p><p>　　聯(lián)系電話： </p><p>　　指導老師： </p><p>　　完成

3、日期：2013年 05月15日</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　利用4017十進制計數(shù)芯片、9013三極管、電阻、發(fā)光二極管等元器件制作簡易的調光燈產(chǎn)品，實現(xiàn)對發(fā)光二極管進行亮度的調節(jié)。經(jīng)測試，系統(tǒng)達到了有3個可調亮度檔位的要求。能夠有針對性的滿足客戶需求，即可以對燈的亮度進行調節(jié)，從而實現(xiàn)節(jié)約用電，低碳生活的目的。白熾燈和金鹵燈在調

4、光領域應用得比較廣泛，但隨著節(jié)能減排的不斷推廣，LED可調光在攻克了調光技術障礙后，開始呈現(xiàn)發(fā)展趨勢。</p><p>　　關鍵詞：調光；LED；計數(shù)</p><p><b>　　ABSTRACT</b></p><p>　　Using 4017 decimal counting chip, 9013 triode, and create a

5、simple callback components such as resistors, light emitting diode light products, realize to adjust the brightness of the light emitting diode. After testing, the system achieved the gear has three adjustable brightness

6、. Can be targeted to meet customer demand, which can be adjusted to the brightness of the lamp, so as to realize save electricity, low carbon life. Incandescent lamp and metal halide lamp is more widely applied in the fi

7、</p><p>　　Key Words: light; LED; counting</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘 要I</b></p><p>　　ABSTRACTI</p><p>　　1 設計要求及方案選擇1<

8、;/p><p><b>　　1.1設計要求1</b></p><p><b>　　1.2方案選擇1</b></p><p>　　2 理論分析與設計2</p><p>　　2.1 調光燈電路的分析及設計2</p><p>　　2.2 調光燈電路的分析及設計3</p

9、><p><b>　　3　電路設計4</b></p><p>　　3.1 硬件電路的設計4</p><p>　　3.2 主要元器件介紹4</p><p><b>　　4 系統(tǒng)測試6</b></p><p>　　4.1調試所用的基本儀器清單6</p><

10、;p><b>　　4.2調試結果6</b></p><p>　　4.3測試結果分析7</p><p><b>　　5 總結7</b></p><p><b>　　參考文獻9</b></p><p>　　1 設計要求及方案選擇</p><p>

11、;<b>　　1.1設計要求</b></p><p>　　要求設計一個小小調光，采用一個按鍵開關，可以控制小電珠的燈光亮暗，亮暗程度可分若干等級（最多為10個）</p><p><b>　　1.2方案選擇</b></p><p><b>　　方案1</b></p><p>　　

12、圖1-1 觸摸式4擋調光燈電路原理圖</p><p>　　該電路的核心器件是TT6061A觸摸調光專用集成電路，它采用CMOS工藝生產(chǎn)制造而成，封裝形式主要為標準DIP一8封裝。各引腳功能如下：1腳CK為同步信號輸人端；2腳FI為過602Hz/50Hz交流頻率輸人端；3腳VDD為電源正端；4腳TI為觸摸信號輸人端；5腳OSCI為振蕩輸入端；6腳OSLO為振蕩輸出端；7腳Vss為電源負端；8腳TGO為脈沖信號輸出端

13、，可直接驅動晶閘管。</p><p>　　電源由VDl、VS、R1和C1組成，通電后在C1兩端可獲得9V左右的直流電壓供集成電路用電。50Hz的交流市電頻率經(jīng)R2從2腳輸人，4腳由VD2、VD3組成鉗位電路，保證輸人的觸摸電平幅度在電源電壓范圍內。C5隔離安全電容，M為觸摸電極片。當人手觸摸電極M時，人體感應的交流雜波信號經(jīng)C5、R6送至IC的4腳，經(jīng)TT6061集成電路內部電路處理后，8腳輸出觸發(fā)信號經(jīng)C4加至

14、晶閘管VS的門極，使VS導通，電燈EL點亮；第二次觸摸M時，可改變8腳輸出脈沖前沿到達時間，因而可使電燈亮度發(fā)生改變。反復觸摸電極片M，燈泡E亮度按“微亮～較亮～最亮～熄滅～微亮……”順序循環(huán)變化。</p><p><b>　　方案2</b></p><p>　　圖1-2 簡易調光燈電路原理圖</p><p>　　用CD4017制作調光燈及電路

15、IC構成脈沖上升沿觸發(fā)，Q0- Q9依次輸出“1”電平，按鈕SB接通時，IC相當于輸入一正向脈沖，設此時輸出端Q4為“1”電平，（其余均為“0”電平），則通過VDS，R6向電容C2充電，通過單結管VT 觸發(fā)可控硅VS使燈泡發(fā)光，按動SB，集成電路的Q0- Q9端可依次輸出“1”電平，通過相應的電阻給C2充電觸發(fā)可控硅，使燈泡上得到不同的電壓而改變亮度。</p><p>　　經(jīng)過對比以上兩種方案，最終選擇方案二進行

16、設計。</p><p>　　2 理論分析與設計</p><p>　　2.1 調光燈電路的分析及設計</p><p>　　調光燈主要采用了一塊十進制計數(shù)、譯碼器集成電路CD4017，它的引腳功能見圖所示。該集成塊有3個輸入端：始終輸入端CP和EN、復位端Cr；有10個輸出端：Q0~Q9；還有一個進位端C0。它的邏輯功能是：當復位端Cr加上高電平和正脈沖時，出輸出端

17、Q0為高電平“1”外，其余輸出端即Q1～Q9均輸出低電平“0”。時鐘輸入端CP對輸入時鐘脈沖的上升沿計數(shù)，EN則對時鐘脈沖的下降沿計數(shù)；設置這兩個輸入端是為了級聯(lián)時更加方便。Q0~Q9 10個輸出端的輸出狀態(tài)分別與輸入的時鐘脈沖個數(shù)相對應，例如，如果計數(shù)從0開始，則第1個時鐘脈沖時，Q1就變?yōu)楦唠娖?；輸入?個時鐘脈沖時，Q2為高電平，……直至輸入第10個脈沖，Q0為高電平。同時進位端C0就輸出1個進位脈沖，作為下一級計數(shù)器的時鐘信號。

18、Cr為復位輸入端，也稱清零端。當Cr輸入高電平時，電路復位，即輸出端Q0為高電平，Q1~ Q9為低電平。</p><p>　　2.2 調光燈電路的分析及設計</p><p>　　如圖1-2所示，R2和C2組成開機清零電路，在接通電源瞬間因電容C2充電，腳即復位端Cr獲得正向脈沖，電路清零復位，Q0輸出高電平（電路中Q0懸空不接，故圖中沒有畫出），其他輸出端Q1~ Q9均為低電平。本電路只用

19、了Q1~Q3 3個輸出端，用于調光；Q4用于復位。因Q1~ Q3均為輸出低電平，故三極管VT截止，燈H不亮。若按動一次按鈕開關SB，腳即端輸入1個計數(shù)脈沖，電路開始計數(shù)，Q1變?yōu)楦唠娖?。此高電平?jīng)VD1和R3向三極管VT提供基極電流，經(jīng)VT放大后使燈H點亮發(fā)光。由于R3的阻值較大，注入VT的基流較小，所以驅動燈H的集電極電流也較小，故H發(fā)弱光。若再按動一次SB，端又輸入一個計數(shù)脈沖，Q1恢復低電平，Q2變?yōu)楦唠娖?，此高電平?jīng)VD2和R4

20、向VT提供基極電流，由于R4的阻值較小，注入基流較大，經(jīng)VT放大后電流也較大，故燈H發(fā)光亮度就較大。若再按動一次SB，電路又計數(shù)一次，Q1、Q2為低電平，Q3變?yōu)楦唠娖剑烁唠娖浇?jīng)VD3和R5向VT注入基流，由于R5的阻值很小，所以燈H發(fā)強光。如再按動一次SB，Q1~Q3為低電平，Q4變?yōu)楦唠娖?，此高電平?jīng)二極管VD4和電容C3加到復位端Cr，</p><p><b>　　3　電路設計</b>

21、;</p><p>　　3.1 硬件電路的設計</p><p>　　原理：該電路有信號輸入電路，脈沖形成電路,電極輸出高電平.若按動一次按鈕開關SB，腳即端輸入1個計數(shù)脈沖，電路開始計數(shù)，Q1變?yōu)楦唠娖?。此高電平?jīng)VD1和R3向三極管VT提供基極電流，經(jīng)VT放大后使燈H點亮發(fā)光。</p><p>　　缺點：電路的計數(shù)脈沖形成部分比較復雜</p><

22、;p><b>　　元器件選擇</b></p><p>　　A用十進制計數(shù)、譯碼器集成電路CD4017.VT用9013、3DG12、3DK4等硅NPN三極管，β>=100。VD1-VD4可使用IN4148型硅開關二極管。</p><p>　　R1-R5軍用RTX-1/8W型碳膜電阻器。C1-C3可用CT1型瓷介電容器。H為4.8V或6V直流電源。SB為小型按

23、鍵開關。</p><p>　　3.2 主要元器件介紹</p><p><b>　　9013三極管</b></p><p>　　圖3-1 9013</p><p>　　9013 結構：NPN</p><p>　　集電極-發(fā)射極電壓 25V</p><p>　　集電極-基電

24、壓 45V</p><p>　　射極-基極電壓 5V</p><p><b>　　集電極電流0.5A</b></p><p>　　耗散功率 0.625W</p><p><b>　　結溫150℃</b></p><p>　　特怔頻率 最小 150MHZ

25、 </p><p>　　放大倍數(shù)：D64-91 E78-112 F96-135 G122-166 H144-220 I190-300 </p><p>　　IN4148型硅開關二極管</p><p>　　圖3-2 IN4148</p><p><b>　　高頻小信號&l

26、t;/b></p><p>　　電流：正常正向電流 If:150mA ；</p><p>　　最大正向電流 Imax:500mA；</p><p>　　最大重復峰值電流 Ifs:450mA</p><p>　　電壓：最大重復峰值電壓 Umax:100V；</p><p>　　最大連續(xù)反向電壓 Urrm:75V；

27、</p><p>　　最大正向電壓 Uf :1V</p><p>　　時間：反向恢復時間 trr :4ns </p><p>　　功率：最大功耗 Ptot:500mW</p><p>　　封裝：玻璃封裝:SOD-27（DO-35）</p><p>　　外徑：1.85m

28、m 外部長度（高度）：4.25mm</p><p>　　結溫：最高結溫 Tj :200℃ 表面安裝器件：軸向引線</p><p>　　1N4148和1N5819的區(qū)別</p><p>　　高頻、低壓、大電流特性是1N5819二極管與普通二極管的不同點，它廣泛被應用于開關電源、變頻器、驅動器等電路，作高頻、低壓、大電流整流、續(xù)流、保護二極管使用。</p

29、><p><b>　　3、CD4017</b></p><p>　　CD4017是十進制計數(shù)器/時序譯碼器，內部有一個十進制計數(shù)器和一個時序譯碼器，圖3-3是其引腳圖，CP為時鐘脈沖輸入，上升沿計數(shù)，為允許計數(shù)，低電平有效，計數(shù)時Q0～～Q9的十個輸出端依次為高電平，RD為異步清零端，RD=1時Q0=1。計數(shù)器的輸出Q0～Q4=1時進位Co=1，Q5～Q9=1時Co=0。

30、</p><p>　　普通計數(shù)器作為分頻時，從計數(shù)器輸出引腳可以得到CP的2、4、8…分頻的信號，用N進制計數(shù)器可以得到N分頻信號。依此原理用CD4017可以方便得到2～10分頻信號，將CD4017輸出端Q2～Q9分別與復位端相連，可以構成2～9的分頻。如圖14-10所示構成3分頻，當高電平移到Q3時，計數(shù)器復位，重新計數(shù)，3分頻信號可以從Q0～Q2中一個輸出，不接反饋復位則可以得到10分頻。</p>

31、<p>　　圖3-3 CD4017引腳圖</p><p><b>　　4 系統(tǒng)測試</b></p><p>　　4.1調試所用的基本儀器清單</p><p>　　6V直流電源、數(shù)字萬用表</p><p><b>　　4.2調試結果</b></p><p>　　首

32、先用萬用表檢測電路各處是否正常，有無虛焊、漏焊，有無元件接錯的問題，然后接通6V直流電源，觀察電路板是否正常工作。觀察有沒有發(fā)熱的情況，確定電路板正常之后，再進行電路的調試。</p><p>　　在調試過程中，出現(xiàn)了一個問題，就是發(fā)現(xiàn)在接通電源后，按下按鈕，卻只有亮、較亮、滅三個檔位，少了一個檔位。但在仿真過程中，沒有出現(xiàn)這個問題，一切都很正常。</p><p><b>　　4.

33、3測試結果分析</b></p><p>　　在調試過程中，先測試各單元電路，保證各部分電路能夠正常工作，檢查問題時采取逐步縮小故障的范圍，最后定位，再對相應的位置做檢查，解決問題。在本次設計中，出現(xiàn)了一些問題，在測試時觀察到燈的亮度檔位是有的，但是少了一個檔位，不能調到“較暗”這個檔位，待檢查電路原件擺放與焊接正常后，我們首先將10腳以及15腳之間連接了4148二極管，但是檔位沒有變化，而且還會使三極

34、管發(fā)熱；然后把二極管替換成103瓷片電容，出現(xiàn)了三個檔位，但是還是不能達到要求的效果。最后將問題鎖定在4017芯片電路部分，試著在芯片上多接出一個檔位，也就是10腳，又把8腳懸空，然后由Q5即1腳引向復位端15腳，測試結果發(fā)現(xiàn)少了一個檔位，經(jīng)多方查閱資料，沒能夠找出原因。但在仿真軟件上仿真時，卻非常成功。</p><p><b>　　5 總結</b></p><p>

35、　　通過這次調光燈的課程設計，我不僅加深了對protel的理解，從開始的知識聽說該課程的懵懂，到課程設計完成之后真正明白了該課程的實踐與應用的聯(lián)系，更加加深了我對該課程的興趣。也了解到了protel的一些以前不知道的功能實現(xiàn)以及運用，加強了理論與實際結合的興趣。我覺得做課程設計同時也是對課本知識的鞏固和加強，平時看課本時，有時問題老是弄不懂，做完課程設計，那些問題就迎刃而解了。而且還可以記住很多東西。比如一些芯片的功時看課本，這次看了，

36、下次就忘了，主要是因為沒有動手實踐過吧！認識來源于實踐，實踐是認識的動力和最終目的，實踐是檢驗真理的唯一標準。故一個小小的課程設計，對我們的作用是如此之大。而且做課程設計的同時我覺得堅持是很重要的，人難免設計會出現(xiàn)疏忽，然后做不出來就不想做了，這樣往往你就會覺得這個問題很難，但是實際情況是你做出來之后你發(fā)現(xiàn)其實很簡單，你只是有幾個點沒有搞懂，或者是你元器件沒有很熟悉照成的！</p><p>　　通過這次比較完整系

37、統(tǒng)設計，我擺脫了單純的理論知識學習狀態(tài)，鍛煉了我綜合運用所學的專業(yè)基礎知識，加強了手工能力的鍛煉，增強了解決實際工程問題的能力，同時也提高我查閱文獻資料及電腦制圖等其他專業(yè)能力水平，而且通過對整體的掌控，對局部的取舍，以及對細節(jié)的斟酌處理，都使我的能力得到了鍛煉，經(jīng)驗得到了豐富。</p><p>　　但是在這次設計過程中也出現(xiàn)了一些問題，比如電路板的焊接問題，調試問題等，不過通過組員之間的互相配合，充分利用各自的

38、優(yōu)勢，給予明確的分工，在一起想方設法去解決出現(xiàn)的各種問題，最終保證了在規(guī)定的時間內完成了任務。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1] 余孟嘗.數(shù)字電子技術基礎簡明教程[M].北京：高等教育出版社，2006.7 </p><p>　　[2] 江思敏、姚鵬翼.PADS電路原理圖和PCB設計[M].機械工業(yè)出版社

39、，2007.</p><p>　　[3] 陳大欽.電子技術基礎實驗[M].北京：高等教育出版社，2000</p><p>　　[4] 陳有卿、葉桂娟.數(shù)字集成電路小制作[M].北京：人民郵電出版社，1996</p><p>　　[5] 蔡惟錚.集成電子技術[M] .北京：高等教育出版社，2004</p><p><b>　　附表1：