多功能流水灯设计_毕业设计说明书(编辑修改稿)

多功能流水灯设计_毕业设计说明书(编辑修改稿)内容摘要：

影响，通常随着电源电压的上升而减小。 （ a） (b) 图 （ a）模拟开关原理图（ b）模拟开关导通电 阻与输入电压关系 （ 2）模拟开关输入有严格的输入信号范围 由于模拟开关是半导体器件，当输入信号过低 (低于零电势 )或者过高 (高于电源电压 )时， MOSFET 处于反向偏置，当电压达到某一值时 (超出限值 )，此时开关无法 黄河科技学院毕业设计说明书 第 10 页 正常工作，严重者甚至损坏。 因此模拟开关在应用中，一定要注意输入信号不要超出规定电压的范围。 （ 3）注入电荷 应用机械开关 ,我们当然希望 Ron 越低越好，因为低阻值可以降低信号的损耗。 然而对于模拟开关而言，低 Ron并非适用于所有的应用，较低的 Ron需要占据较大的芯片面积，从而产生较大的输入电 容，在每个开关周期其充电和放电过程会消耗更多的电流。 时间常数 t=RC，充电时间取决于负载电阻 (R)和电容 (C)，一般持续几十纳秒。 这说明低 Ron具有更长的导通和关断时间。 为此，选择模拟开关应该综合权衡 Ron和注入电荷。 （ 4）开关断开时仍会有感应信号漏出 这一特性指的是当模拟开关传输交流信号时，在断开情况下，仍然会有一部分信号通过感应由输入端传到输出端，或者由一个通道传到另一个通道。 通常信号的频率越高，信号泄漏的程度越严重 [5]。 （ 5）传输电流比较小 模拟开关不同于机械开关，它通常只能传输小电流， 目前 CMOS 工艺的模拟开关允许连续传输的电流大多数小于 500mA。 （ 6） 逻辑控制端驱动电流极小 机械开关逻辑控制端的驱动电流往往都是毫安级，有时单纯靠数字 I/O 很难驱动。 而模拟开关的逻辑控制端驱动电流极小，一般低于纳安级。 因此，它完全可以由数字I/O 直接驱动，从而达到降低功耗、简化电路的目的。 此次流水灯控制系统的设计用到的是 CD4066，其框图如图 所示： 图 CD4066 内部结构图 黄河科技学院毕业设计说明书 第 11 页 R 为复位端，当 R 端输入高电平时、计数器置零态。 CD4017 具有自动启动功能，即在电路进入无效状态时，在计数脉冲作用下，最多经过两个时钟周期就能回到正常循环圈中，因此本控制器的 CD4017 未设置加电复位电路。 0C 为进位输出端，当计数满10 个时钟脉冲时输出一个正脉冲。 CD4017 有 CL和 EN 两个计数输入端， CL端为脉冲上升沿触发端，若计数脉冲从 CL端输入，则 EN端应接低电平； EN端为脉冲下降沿触发端，若计数脉冲从 EN 端输入， 则 CL端应接高电平，否则禁止输入计数脉冲。 取自CD4069 的计数脉冲从其 CL端 {14}脚输入，故 EN 端 {13}脚接地。 0Y ～ 9Y 为计数器的十个输出端，输出端送出的脉冲方波加到模拟开关 CD4066[5]。 黄河科技学院毕业设计说明书 第 12 页 3 流水灯控制电路的整体分析 3 .1 原理图电源部分 （ 1）电源电路 如图。 TFC1 1uf / 63vC50. 1u f / 63vC60. 1u f / 63vC2100 0u f /25vC30. 1u f / 63vC40. 1u f / 63vD1 1 32V VGNDIN OUTU2w 780 91 32V VGNDIN OUTU1w 781 5D2R11kV1220V+ 15 V + 9V++V D1V D3V D2V D4 图 电源部分 （ 2）电路中接到 220V 的市电网中经变压器变压后为 18V 电压再经整流电路，滤波电路和稳压电路后得到设计电路所需的相应直流电源。 （ 3）电路中 C1 的作用是防止电网污染，滤除电路中的高频成份。 由于在整个电路传输过程中会产生高频成份会经变压器电路反馈到市电网中去，而这些高频成份会对市电网中其它用户的电器造成干扰而产生不可估计的损失，而电网中的高频成份也会对电源电路产生不良的影响。 由容抗 Xc＝ 1∕WC得知，由于 C 是个容值很小的固定值但角频率  很大，即高频成份经过 C1 时， C1 相当于短路由此就滤除高频成份，当没有高频成份时 C1 对于 50HZ的市电来说相当于开路，因而 C1 能有效的防止电网污染 [7]。 （ 4）由四个二极管组成桥式整流电路见图 31。 在变压器副边电压 U2 的正半周内二极管 VD1， VD2 导通， VD3， VD4 截止。 在 U2 的负半周内二极管 VD1， VD2 截止，而 VD3， VD4 导通。 因而在正负半周内都有电流流过后面的电路。 桥式整流电路的波形图见图 . 黄河科技学院毕业设计说明书 第 13 页 U2 id 1 , id2 U0 id 3 , id4 Wt Wt Wt Wt л 2 лл л 2 ллллл3 л 4 л 0 0 л 2 л 3 л л 2 л 3 л 4 л 0 л 2 л 3 л 4 л 4 л 0 图 桥式整流电路的波形图 ○1输出直流电压 0U （ AV）是输出电压瞬时值 U0 在一个周期内的平均值 022 sinU U t 0U （ AV）＝ 12 2 00 ()U d t  = 201 sin ( )U td t   由（ ）式说明在桥式整流电 路中，负载上得到的直流电压约为变压器副边电压有效值的 90%。 如果要考虑到整流电路中的二极管正向电阻和变压器等效内阻上的压降则输出直流电压的实际数值还要低一些。 脉动系数 S 是输出电压基波的最大值 cU 与其平均值  0U AV 之比，即 S＝ 01 0m AvU U 在本课题中 S＝    224 2 322UU＝ 在此不作详细介绍。 （ 5）在整流电路中输出的电压含有较大的脉动成份不能直接使用，因而我们要采取滤波的措施，使输出电压接近于理想的直流电压。 在此我们利用电容在二极管导电时储存一部分能量然后在二极管截止时再释放出来，从而得到比较平滑的波形。 波形图 如 图 所示。 在 2U 的正半周，当二极管 1DV ， 2DV 导电时除了有一个电流 0I 流向负载外 同时还有一个电流 cI 向电容充电，电容电压 cU 的极性为上正下负。 当 2U 达到最大值以后开始下降，此时电容上的电压 cU 将由于放电而逐渐下降。 当 2 CUU 时，二极管 1DV ， 2DV 被 反向偏置因而不导电，于是 cU 以一定的时间常数按指数规律 黄河科技学院毕业设计说明书。