数电课程设计

数字电子课程设计报告。

题目：电子生日蜡烛。

系班：电气0805

组员：焦雪菲08291140齐龙。

杨超08291158

指导老师：王强。

电路原理图。

一：系统功能概述。

如图1所示，这个电路产生了一套基于led的电子生日蜡烛。这种蜡烛与吹灭蜡制蜡烛一样具有相同的乐趣，并且它是可重复利用的，可改进的以及低碳环保的。该电路采用一个热传感器使温度高于周围的温度。

当人对传感器吹气时，其电阻发生了改变，电路探测到这种改变后会关闭led。

电路的运行电压为6v，可采用四节电池，省去了用一个连接电源的主电路来进行安全保护。吹气传感器包括加热电阻r1和热敏电阻r4。r1通过与一个小电阻r2串联来调节电流。

热敏电阻利用r3进行分压。节点x连接到运算放大器u1a的倒相输入端(lm324)。由r5和r6形成的分压器的节点y连接到u1a的非倒相输入端。

u1a放大了节点x和节点y之间的电压之差，q1(tip 122)增强了u1a的输出电流。u1a输出端的电压波动由t型过滤器(r9，r10，和c2)进行平滑，这些波动是由闪烁的多色led的电流变化引起的。过滤后的电压流入比较器u1b的倒相输入端，分压器r11和r12使该比较器的非倒相输入端保持在0.

5vcc。比较器的输出经施密特触发变频器u3a和u3b(74hc14)，与移位寄存器u2(74hc164)的时钟输入相连。

移位寄存器包含一个8位的串入/并出器件用来一个接一个的关闭led。移位寄存器的输入端a和b与逻辑高位相接，清零引脚连接到开电复位电路，这个电路由c1，r14和施密特触发逆变器u3c组成。移位寄存器的输出端连接到八个pnp晶体管，q2到q9。

在上述每个。

晶体管的集电极电路中，led1到led8都相互连接。用于供给集成电路u2和u3的电源**于采用5.1v的齐纳调节器(d1)的vcc,在实际连接时用1n4001代替齐纳二极管。

电源接通时，q1的发射极电压为零，因为节点x的电压比节点y的电压高，当加热电阻r1给热敏电阻r4加热时，节点x的电压开始降低，q1的发射极的电压开始逐渐增大，开电复位电路清除移位寄存器的数据，u2的八个输出全部变为零。因此，晶体管q2到q9开启。随着q1的发射极电压的增大，led逐渐亮起。

发射极电压在4.7v左右稳定。这一过程大概要40到50秒钟，所有的led发出最大的光。

该电路准备运行。

当生日主角对传感器吹气时，节点x的电压增加，减少了q1发射极的电压。这样降低了led的亮度。当led完全关闭时，比较器u1b的非倒相输入端处的电压降至0.

5vcc以下。然后，u1b的输出上升，从而产生一个时钟脉冲并进入移位寄存器。因为移位寄存器输入端a和b为高位，所以输出端qa上升，晶体管q2关闭。

当所有的led关闭时，停止吹气，led再次逐渐亮起。但是led1将不会亮起，因为晶体管q2关闭了。为了关闭所有的led，要重复上述过程八次。

在电路**时，我们用100ω的电位器代替热敏电阻r4，通过调节其阻值使led逐个关闭。

二：**。滑动变阻器调0时全部灯亮。

滑动变阻器调至55欧姆全部灯灭。

滑动变阻器第一次变小时（第一次吹蜡烛）7盏灯亮。

滑动变阻器第二次变小6盏灯亮。

滑动变阻器第三次变小5盏灯亮。

依次减小，直到1盏灯亮。

全灭。三：元件清单元件电阻电阻电阻可变电阻电阻电阻电阻电阻电阻。

型号4.7ω6.2ω47ω100ω100ω220ω1kω10kω20kω

数量111181891

电阻电阻电阻电容电容电容电容运算放大器施密特触发变频器pnp晶体管移位寄存器npn晶体管二极管四：实物连接。

这是我们在面包板上实现我们的电路，图中已插好四个led。五：此次课设遇到的问题及解决方法。

首先，我们在确定课题时就遇到了麻烦，我们小组起初决定做一个太阳能收音机，但在**时遇到了困难，**软件中缺少一核心元件。所以不得不放弃。后来决定做一个门铃，并且用一个12v稳压电源驱动，结果觉得过于简单。

最后，经过我们讨论，决定做一个电子生日蜡烛，这个题目比较新颖，也比较富有挑战性。在熟悉了系统功能后，我们开始了**工作，发现元件库中并没有热敏电阻，所以我们用100ω的电位器代替热敏电阻r4，通过调节其阻值使led逐个关闭。接下来，我们开始插面包板，这项工作看似简单，实际操作起来比较困难，由于时间较短，我们只做出来了四盏，功能得到了初步的实现。

六：分工。

我们组的三个人，团结一致，几乎每项工作都有大家的身影，在确定课题时，我们一起上网查资料，讨论并确定课题。然后大家一起分析系统功能，**工作主要有齐龙同学完成，出现问题时，三个人一起讨论解决办法。插面包板的工作主要由焦雪菲和杨超同学完成，并有齐龙同学负责检查。

七：心得体会。

这是我上大学以来第一次真正意义上的设计实验。这次试验开始前我们每个人都有自己的一套方案。后来指导老师建议我们3人一。

组，我们小组建立了。起初有3份设计方案，我们做了太阳能收音机，询问老师后发现电路图调试过于复杂，然后改成了12v稳压电源。后来由于我们是3人，12v电源过于简单，于是我们又进行了改进，将其用于叮咚门铃的供电设施。

后来**过后，发现依然有些简单。于是我们有换成了电子琴，在电子琴电路中有一个芯片不清导致无法继续，最终我们定方案为电子生日蜡烛。所以说，方案的确定很重要，我们在确定方案上就浪费了不少时间。

这也是我们该吸取教训的地方。

在电子生日蜡烛的制作中我们遇到了很多困难。例如，当设计触发源时，应该用加热电阻带动热敏电阻，但考虑到实际，我们用滑动变阻器带替了热敏触发电路。再如在实际连接面包板的过程中，发现各自芯片的工作电压都没接，导致后来发现电路不工作。

再如当我们接第一个灯并调整电阻时发现灯不亮，到第二个才亮，后来模拟发现正常情况，第一个灯确实不亮，这是滑动变阻器已经变大所致，并非从小变大。

在这次实验中，由于时间问题，我们虽然没能完整的实现面包板的功能，但面对这些问题时我们所做的处理问题的方法，经验，都是我们的收获。我们也熟悉了设计的流程，为以后的实验打下了基础，虽然这次有些遗憾，但我相信我们下次一定会做的更好。八：

自评成绩。

我们的设计过程可谓是一波三折，我们有了**结果，在明知道时间很短的情况下，我们敢于尝试，敢于挑战。虽然在面包板上并没有完。

整实现功能，但我们已有了基本的雏形。我们认为我们的精神是可嘉的。所以我们自评为：良好。

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