十八路心形流水灯设计报告

十八路心形流水灯——设计报告目录一、摘要................................................................错误!未定义书签。二、设计目的和作用.............................................错误!未定义书签。三、设计方案和原理.............................................错误!未定义书签。3.1电路功能........................................................错误!未定义书签。3.2电路工作原理...............................................................................23.3参数计算.......................................................................................33.4元器件选择...................................................................................3四、仿真调试与性能分析...................................................................44.1MUITLSIM仿真..............................................................................44.2实验步骤.......................................................................................54.3调试分析.......................................................................................54.4实物图...........................................................................................5五、设计心得......................................................................................6一、摘要随着科学技术的发展,电力电子设备与人们的工作、生活的关系日益密切。如今人民的生活水平大幅提升，生活质量和审美情趣也大幅提升，所以本次实验，我们设计了一个十八路心形流水灯，灯交替闪烁，组成心形图案，集美观于实用于一体，也可以用于馈赠亲朋好友，是十分有意义的。关键字：LED十八路流水灯心形流水灯交替闪烁二、设计目的和作用随着微电子技术的迅速发展，各类功能芯片的性能不断提高，数字信号处理得到越来越广泛的应用，而十八路流水灯是一个简单的应用，在通信系统、数字仪器仪表、语音、图像处理等方面都是必不可少的部分，所以流水灯的基础设计显得尤为重要。本次设计在软硬件常规实验的基础上，运用“模拟电子技术”的理论知识，设计、分析、测试基本电路系统，初步掌握综合运用理论知识、软件仿真以及硬件测试进行简单系统的设计与分析的基本方法。流水灯在日常生活中非常重要，运用非常广泛，在电子工程，通信工程，自动控制，遥测控制，测量仪器，仪表和计算机等技术领域，经常需要用到各种各样的流水灯。随着集成电路的迅速发展，用集成电路可很方便地构成各种复杂功能的流水灯。用集成电路实现的流水灯与其他流水灯相比，其波形质量、幅度和频率稳定性等性能指标，都有了很大的提高。流水灯在电路实验和设备检测中具有十分广泛的用途。三、设计方案和原理3.1电路功能18颗LED排列成心形，由三只振荡三极管驱动，通电后LED依次旋转闪亮，夜间效果更佳。3.2电路工作原理本电路是由3只三极管组成的循环驱动电路。每当电源接通时，3只三极管会争先导通，但由于元器件存在差异，只会有1只三极管最先导通。这里假设Q1最先导通，则Q1集电极电压下降，使得电容C2的左端下降，接近0V。由于电容两端的电压不能突变，因此此时Q2的基极也被拉到近似0V,Q2截止，Q2的集电极为高电压，故接在它上面的发光二极管LED7-LED12被点亮。此时Q2的高电压通过电容C3使Q3基极电压升高，Q3也将迅速导通，因此在这段时间里，Q1、Q3的集电极均为低电压，因此只有LED7-LED12被点亮，LED1-LED6、LED13-LED18熄灭。但随着电源通过电阻R2对C2的充电，Q2的基极电压逐渐升高，当超过0.7V时，Q2由截止状态变为导通状态，集电极电压下降，LED7-LED12熄灭。与此同时，Q2的集电极下降的电压通过电容C3使Q3的基极电压也降低，Q3由导通变为截止，Q3的集电极电压升高，LED13-LED18被点亮。接下来，电路按照上面叙述的过程循环，3组18只发光二极管便会被轮流点亮，不断的循环发光，达到流动的效果。改变电容C1、C2、C3的容量可以改变循环速度，容量越小，循环速度越快。3.3参数计算电阻R和电容C串联电路，电容充电时间计算公式:充电时间=R*C*ln((E-V)/E)式中:R--欧姆C--法拉E--RC串联电路的外加电压伏特V--电容上要达到的电压ln是自然对数。电容达到充满的充电时间，与电容的大小有关，电容越大，充电时间越长，成正比;与电阻大小有关，电阻越大，充电电流越小，所以充电时间延长，成正比;与外加电压大小有关，电压越大，时间越短。所以本次实验中C1,C2,C3电容充放电时间=4.7k*47u*ln((6-0.7)/6)≈0.43.4元器件选择本次实验的核心功能实现在于电容充放电环节，这里选用常见的9013NPN晶体管，4.7uF的电解电容和4.7kΩ的电阻实现。其余元器件参数如图所示四、仿真调试与性能分析4.1MUITLSIM仿真电路图如图所示4.2实验步骤1)检查电子元器件是否完好，齐全2)按照原理图将各元器件插到电路板的相关位置3)接通电烙铁电源4)待电烙铁加热一段时间后，蘸取适量松香5)按照焊接步骤依次将各焊点焊接好6)剪掉焊接后的引脚(不能破坏焊点)7)检查焊接是否已经完全并且没有短路现象8)通电测试9)测试完毕后，切断电烙铁电源，收拾实验台4.3调试分析焊接完成之后，接入电源，观察发光二极管是否正常发光，若只有某些发光二极管亮，说明焊点出现了问题，或者出现焊点相连的问题，应该认真检查电路板的焊接情况，反复调整直到发光二极管能正常发光，若最终发光二极管还不能正常发光，可能元件出现了损坏，需重新焊接。4.4实物图亮灯时不亮灯时五、设计心得十八路心形流水灯的实验目的是学会识别各种元器件，学习并掌握焊接技术以及简单元器件装配，掌握流水灯的工作原理，了解安全用电常识。但在进行实验的过程中出现了困难，并从中学习和巩固了专业知识。我们对这次实验做一个总结，发现做任何实验都需要了解实验的器材，这次实验当然也不例外，所以在做实验之前我们查询了有关书籍和资料，从中了解实验元器件的名称和性能，并理解了实验的原理、步骤以及注意事项。在测试调试阶段，接通电源后出现有一组发光二极管不亮的现象，通过老师的帮助，检查发现电路板上的导线焊接错了，于是我再次焊接，接通电源之后，发光二极管顺利发光了。总体来说实验是成功的，毕竟发光二极管成功实现发光。通过这次实习我们学到了许多新的技能，并巩固了所学的专业知识，发现自己的.不足之处。学习到焊接时，要使焊点周围都有锡，将其牢牢焊住，防止虚焊。对引脚过长的电器元件(如电容器，电阻等)，焊接完后，要将其剪短。我十分懊恼自己有一身的理论知识却还是焊接出这么差的效果，所以我们觉得这次的实验是很必要的，对于我们这些学了很多理论知识的学生来说是很有帮助的，它使得我们看到了自己的差距和经验的不足，以后需要勤奋的学习的同时多注重实际的运用，这样才应该是全面实际的应用型人才!