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武汉理工大学《专业课程设计（一）》课程设计说明书

目录

TOC\o1-3\h\z\u1技术指标 1

1.1初始条件 1

1.2技术要求 1

2设计方案及其比较 1

2.1模拟电路方案 1

2.1.1方案一 1

2.1.2方案二 3

2.1.3方案比较 4

2.2数字电路方案 4

2.2.1方案一 4

2.2.2方案二 8

2.2.3方案比较 10

3实现方案 10

3.1模拟电路方案 10

3.1.1电路器件说明及反相器电路 10

3.1.2电路原理分析 11

3.2数字电路方案 12

3.2.1电路器件说明 12

3.2.2电路原理分析 15

3.2.3电路参数设计 15

4调试过程及结论 16

4.1模拟部分 16

4.2数字部分 16

5心得体会 17

6参考文献 18

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自动循环调光灯电路的设计和模拟信号运算电路的设计

1技术指标

1.1初始条件

直流可调稳压电源一台、以集成电路运算放大器LF353、NE555和CD4017集成电路、三极管9013、万用表一块、面包板一块、元器件若干、剪刀、镊子、导线等必备工具。

1.2技术要求

1）模拟部分

以集成电路运算放大器LF353为主，设计一种模拟信号运算电路。具体包括加法运算电路和减法运算电路，要求能够实现两路可调模拟信号的加法运算和减法运算。

2）数字部分

以NE555和CD4017集成电路为主芯片，设计一种调光灯电路。可以使灯在熄灭—微亮—较亮—最亮四种状态下循环。要求灯光变化的循环速度可以进行调节。

2设计方案及其比较

2.1模拟电路方案

2.1.1方案一

1）加法器

方案一加法器原理图如图1所示。

2.1.3方案比较

因为加法器比较容易实现，且方案一的加法器电路是最简单，最准确也是最优方案，因此加法器电路就采用方案一的电路原理图。

对于减法器，虽然方案一的原理图理论分析相对于方案二较复杂，但是只需要一个放大器（方案二需两个放大器），这就导致方案一的实际连线图比方案二的实际连线图要简单，操作起来比较容易。因此，减法器也选择方案一。

综上，模拟电路方案选择方案一。

2.2数字电路方案

2.2.1方案一

2.2.1.1单元电路设计

自动循环调光灯电路由NE555组成的多谐振荡电路，CD4017组成的十进制计数器，三极管9013组成的调光控制电路组成。使灯在熄灭—微亮—较亮—最亮四种状态下循环。

NE555组成的多谐振荡电路

由NE555组成的多谐振荡电路为十进制计数器提供时钟脉冲信号，其电路图如图4示。

图4NE555多谐振荡电路

当加上电源电压后，由于电容C1上端电压不能突变，故NE555处于置位状态，输出端（3脚）呈高电平“1”，而内部的放电管VTl截止，C1通过R1、R2对其充电，低电平触发端（2脚）电位随C1上端电压的升高呈指数上升。

当C1上的电压随时间增加，达到2/3VDD阈值电平(6脚)时，上比较器A1翻转，使RS触发器置位，经缓冲级倒相，输出V0呈低电平“0”。此时．放电管VT1饱和导通，C1上的电荷经R2至VT1管放电。当C1放电使其电压降至1/3VDD触发电平(2脚)时，比较器A2翻转，RS触发器复位，经倒相后，使输出端(3脚)呈高电平“1”。以上过程重复出现，形成无稳态多谐振荡。

2）CD4017组成的十进制计数器

CD4017主要由十进制计数电路和时序译码电路组成，是一种十进制计数器。其基本功能是对“CP”端输入的脉冲进行计数。并将输入脉冲依次输出到Q0-Q9十个输出端。当计满十个数时，计数器清零，并产生一个进位脉冲。

自动循环调光灯共有四种状态变化，那么只需计数器的四个输出端来控制灯的亮度。利用CD4017输出端一次输出高电平的特点来实现调光灯电路图如图5所示。

图5计数器

当时钟脉冲由“CP”端输入，Q0-Q4端依次输出高电平。当Q4端输出高电平是，计数器清零并重新计数。则Q2-Q0输出状态为001-010-100-000-001循环进行。

3）三极管9013组成的调光灯控制电路

由三极管9013组成的调光电路如图6所示。Q0-Q2依次出现高电平，其变化状态为000-100-010-001-000循环进行。当Q0-Q2出现高电平时，经三极管放大，点亮灯泡，由于R0-R2的电阻阻值不同，起到了控制灯泡亮度的作用。当Q3端出现高电平时，Q0-Q2输出都为低电平，灯泡熄灭。当Q4出现高电平时，计数器清零复位，Q0-Q2输出为100，计数器进入新一轮循环。因此，随着Q0-Q4端输出电平的变化，灯泡在熄