1、湖南工业大学课 程 设 计资 料 袋电气与信息工程 学院（系、部） 2016-2017 学年第 2 学期 课程名称 电子设计与制作 指导教师 职称 学生姓名 专业班级 电气工程及其自动化 学号 题 目 循环彩灯的设计与制作 成 绩 起止日期 2017 年 04 月 24 日 2017 年 05 月 07 日目 录 清 单序号 材 料 名 称 资料数量 备 注1 课程设计任务书 12 课程设计说明书 13 课程设计图纸 1 张4 总计资料 356湖南工业大学课程设计任务书2016-2017 学年第二学期电气与信息工程 学院（系、部） 电气工程及其自动化 专业 1402 班级课程名称： 电子设计与
2、制作 设计题目： 循环彩灯的设计与制作 完成期限： 2017 年 04 月 24 日 2017 年 05 月 07 日 共 2 周内容及任务一、设计的主要技术指标：（1）设计一个循环彩灯，采用 8 个 LED，实现顺序/逆序流水，LED 交替频率可调。（2）自行设计电源部分，为电路板提供直流电源。（3）自行设计信号发生部分，为电路板提供工作频率。二、设计任务：（1）根据技术指标进行循环彩灯总体方案设计。（2）具体单元电路设计。（3）选择相应的元器件型号，列出元器件清单。（4）画出完整的电路原理图、PCB 图。三、设计工作量：（1）循环彩灯电路设计说明书一份；（2）循环彩灯电路原理图、PCB 图
3、各一份。起止日期 工作内容2017.04.24-04.26 讲授设计的一般步骤和方法、设计的要求、布置设计题目2017.04.27-04.28 学生进行设计2017.05.02-05.05 检查前一阶段完成的设计图，讲授制作电路板的一般步骤和方法进度安排2017.05.06-05.07 学生修改、打印设计报告主要参考资料参考资料：（1）康华光 电子技术基础数字部分（第五版） 高等教育出版社 2007年（2）肖强晖 实验指导书 株洲工学院电气工程系 2003年（3）邓奕等 Protel 99 SE 原理图与 PCB 设计 人民邮电出版社 2011年（4）韩雪涛 电子产品印制电路板制作技能演练 电
4、子工业出版社 2010年指 导 教 师 （签字）： 年 月 日系 （ 教 研 室 ） 主 任 （ 签字）： 年 月 日电子技术课程设计设 计 说 明 书起止日期： 2017 年 04 月 24 日 2017 年 05 月 07 日循环彩灯的设计与制作4学 生 姓 名班 级学 号成 绩指 导 教 师 (签 字 )电气与信息工程学院（部）2017 年 04 月 24 日1、 设计任务及要求要求设计一个循环彩灯，采用 8 个 LED，实现顺序/逆序流水，LED 交替频率可调。自行设计电源部分，为电路板提供直流电源。自行设计信号发生部分，为电路板提供工作频率。根据技术指标进行循环彩灯总体方案设计，说明
5、设计思路，选择相应的元器件型号，列出元器件清单，介绍主要芯片的功能，介绍各具体单元电路设计，画出完整的电路原理图、PCB图。2、 设计思路循环彩灯主要由桥式变压器、整流电路、RC 滤波器、稳压电路、555 定时器、功能切换开关、74LS192 计时器、74LS138 译码器等部分组成。首先是将 220V 交流电通过变压器转换成较小的交流电，通过桥式整流将电压加到直流负载上从而输出直流电压，通过滤波稳压从而实现其稳定的 5V 直流电压，使用 555 定时器通过调节滑动变阻器实现脉冲振荡器，加到计时器的加法或者减法脉冲端口实现 8 进制计算，通过译码器从而实现循环彩灯功能。3、 各单元电路说明（1
6、）电源模块5电源模块采用桥式变压器、整流电路、滤波电路、稳压电路构成，首先是将 220V 交流电通过变压器转换成较小的交流电，通过桥式整流将电压加到直流负载上从而输出直流电压，通过滤波稳压从而实现其稳定的 5V 直流电压输出。电路如图 1 所示。图 1 电源模块电路（2）信号发生模块设计使用 555 定时器构成多谐脉冲振荡器，用作为信号发生模块，通过调节 R、C 的大小（本实习中采用电位器），即可实现发生信号脉冲的 T1、T2 调节，从而控制 LED 亮灭频率。电路如图 2 所示。图 2 信号发生模块设计（3）LED 控制与顺/逆序功能切换模块设计利用 74LS192 计数器和 74LS138
7、 译码器构成 LED 控制电路，将脉冲信号加到计时器的加VCBR12W06GTR1TRAN-2P2SC1470uF C20.1uFVI1 VO3GND2U17805C3470uF C40.1uF +8.8VoltsR4 DC 7Q3GND1VC8TR2 TH 6CV5U155R140kR250kC10.01uF C21uFU1(VC)RSTCLKCEABCD6法或者减法脉冲端口实现 8 进制计算，通过译码器从而实现循环彩灯功能。利用双刀双掷开关实现顺/逆序功能的切换。电路如图 3 所示。图 3 LED 控制与顺/逆序功能切换模块设计4、 总电路说明D015 Q0311 12D210 Q2639
8、 37UP5 TCU12DN4 TD13PL1MR14U374LS192A1B2C3E16E24E35Y015Y114Y213Y312Y41Y510Y69Y77U474LS138D1LED-RED2LED-GREN3LED-BLUE4LED-RED5LED-GREN6LED-BLUE7LED-BLUE8LED-BLUE234567891RP2RESPACK-8SW2SW-DPDT-MOMU5NOT7220V 交流电通过变压器转换成较小的交流电，通过桥式整流将电压加到直流负载上从而输出直流电压，通过滤波稳压从而实现其稳定的 5V 直流电压，使 555 定时器通过调节滑动变阻器实现脉冲振荡器，加到
9、计时器的加法或者减法脉冲端口实现 8 进制计算，通过译码器从而实现循环彩灯功能。总电路如图 4 所示。图 4 循环流水灯总电路图5、 元器件清单序号 名称型号 数量 备注1 单面板(电墨板)50*100mm 12 500K 普通可调电阻 直插 13 1K*8(9)排阻 SIP9 14 12K AXIAL 1/4W 15 470 欧 AXIAL 1/4W 16 1/4W 250 欧 17 750 欧 AXIAL 1/4W 18 2W10 圆桥 直插 1BR12W06GTR1TRAN-2P2SC1470uFC20.1uFVI1 VO3GND2U17805 C3470uFC40.1uFR4 DC7Q
10、3GND1VC8TR2 TH6CV5U25R125KC50.1uF C610uFD015 Q0311 12D210 Q2639 37UP5 TCU12DN4 D13PL1MR14U374LS192A1B2C3E1624E35Y015114Y213312Y41510Y6977U474LS138D1LED-RED2LED-GREN3LED-BLUE4LED-RED5LED-GREN6LED-BLUE7LED-BLUE8LED-BLUE234567891RP2RESPACK-8SW2SW-DPT-MOU5NOT46%RV250kABCD89 104PF 瓷片电容 直插 510 103PF 瓷片电容
11、直插 111 100UF/16V 电解电容 直插 212 220UF/16V 电解电容 直插 113 1UF/16V 电解电容 直插 114 5 红色高亮发光二极管直插 415 5 绿色高亮发光二极管直插 416 3 红色高亮发光二极直插 117 欧姆龙自锁按键 6P 118 74LS138 DIP-16 1 商业级19 74LS192 DIP-16 1 商业级20 NE555 DIP-8 1 商业级21 LM317 TO-220H 1 商业级22 16P IC 座 (DIP16) 223 8P IC 座 (DIP8) 124 TO-220 散热片（两脚） 1 25mm16mmH25mm(脚距
12、 18mm)25 9V 3W 变压器 1 尺寸约为 30*3526 电源线 2 芯带 2 芯插头 127 热缩管 直径 3mm，长 20mm 2用直径为 3mm 的热缩管切成 20mm 长每段，用于 220V 电源插头焊接后的绝缘,每根线套 2 个28 尼龙扎线带 宽 2.5mm,长 60mm 1 用于将 220V 电源插头线固定在电路板上29 六角铜柱（通孔）M3x10 4 用于支撑 PCB 板30 普通半圆头螺丝 M3x4 7 4 颗用于六角铜柱，2 颗用于固定变压器,1 颗用于 TO-220 散热片31 绝缘平垫（红）直径 3mm 2 与普通半圆头螺丝配合固定变压器32 平垫 直径 3m
13、m 2 与普通半圆头螺丝配合固定变压器33 外六角螺母 M3 2 与普通半圆头螺丝配合固定变压器96、 设计总结及体会转眼为期两周的电子设计与制作实习拉下帷幕，回顾这两周的实习，我收获了许多，为这次实习画上了一个圆满的句号。通过这次实习，让我们把书本上所学的理论知识用到实践中，在实践中发现问题，解决问题，发现自己的不足之处，并调动我们的学习积极性。在实习过程中，我发现了许多困难，经过询问老师，查找资料，最终克服了困难，顺利完成老师下达的任务。如：在实物制作完成进行通电测试时，其 LED 发光二极管不亮。通过检测元器件极性无错、PCB 板电路无短路、断路后进行通电测试，LED 管仍然不亮。通过老师的指点，我进一步检测，测得 LED 管两端电压低于正常工作电压，故 LED 管不亮。通过更改电阻大小后，电路按要求正常运行。通过本次电子设计与制作实习，使我们进一步掌握了 proteus 软件中电路设计、仿真和PCB 原理图设计模块的使用。巩固了我们的理论知识，熟练了万用表的使用和对元器件的测量，提高了我们的动手能力和分析解决问题的能力。
