项目学习

2.1 基础知识

2.1.1 认识NE555集成电路

NE555是8脚时基集成电路，其体积小、稳定可靠、操作电源范围大、输出电流能力强、温度稳定度佳，且价格便宜。

NE555的主要参数：

1）供电电压：4.5～18V。

2）输出电流：最大225mA。

图2-2所示是双列直插封装的NE555集成电路，图2-3所示是这个集成电路的原理图。对于集成电路，需要知道它的引脚分布规律。不论是何种集成电路，都要先找到它的第1脚，通常，集成电路都有标志，用来帮助人们确定。图2-2所示的集成电路有一个半圆形的缺口，找到第1脚以后，其他引脚按逆时针方向顺序排列，参考图2-3。

2.1.2 认识CD4017集成电路

CD4017是一种十进制计数器/脉冲分配器，图2-4所示是其双列直插型号的外形，图2-5是其图形符号。它有Y0～Y9、CO共11个输出端，CP、CR、INH共3个输入端。INH引脚为低电平时，计数器在时钟上升沿计数；反之，计数功能无效。CR为高电平时，计数器清零。

CD4017引脚功能符号：

CO：进位脉冲输出端，可用于多片CD4017级联；

CP：时钟输入端；

CR：清除端；

INH：禁止端；

Y0～Y9：计数脉冲输出端；

V _DD ：正电源；

V _SS ：地。

图2-6所示是CD4017的工作波形图。波形图被许多集成电路用作描述其工作状态，简单而直观。图中虚线①左侧描述的是CR端为高电平的状态，当CR端为高电平时，即便有CP脉冲，输出端也不会发生变化。虚线①和②之间描述的是当CR端为低电平时，来了一个CP脉冲（一次由低电平到高电平的变化），则Y0由高电平变成了低电平，而Y1由低电平变成了高电平，其他输出引脚不变。虚线②和③之间描述的是再次出现一个CP脉冲，Y1由高电平变成低电平，而Y2由低电平变成高电平。仔细观察波形图，不难得出结论，每次CP端出现由低电平到高电平的变化时，Y0～Y9就会依次发生变化，引脚为高电平的引脚往前推进一个，而原来为高电平的引脚则变为低电平。

2.1.3 认识拨动开关

拨动开关通过拨动开关柄使电路接通或断开，从而达到切换电路的目的。

图2-7所示是一个双刀双掷开关，它有两个通过绝缘体连接在一起的金属片，它们没有电气连接但保持机械动作的一致性。当刀朝左压下后，中间接线端子与左侧接线端子相连，形成两条导电通路；当刀朝右压下后，中间接线端子与右侧接线端子相连，形成两条导电通路，这就是双刀双掷开关的基本工作原理。

两极双位拨动开关结构比图2-7中的要小巧许多，但工作原理是一样的。图2-8所示为SS-22D07型两极双位拨动开关的外形图，它有6个引脚，与图2-7所示双刀双掷开关中的6个接线柱一一对应。

图2-9所示是SS-22D07开关的外形尺寸图。在设计这个电路的印制电路板时，需要这些尺寸才能画出真实形状的封装，保证能够正确地安装该器件，并能正确地在机壳上开孔。

2.1.4 认识RC充放电电路

1.RC充电电路

图2-10a所示是将开关S置于“1”的状态，电源 E 开始通过电阻 R 对电容 C 充电，由于刚开始充电时电容两端没有电荷，故电容两端电压为0。此时电流最大，它对电容 C 充电的速度最快。随着电容不断被充电，它两端电压 U _O 很快上升，电阻 R 两端电压 U _R 不断减小，充电电流不断减小，充电的速度也在减慢。图2-10b所示是充电时电容两端电压变化曲线。

电容充电速度与 R 、 C 的乘积有关，这个乘积称为时间常数，用 τ 表示，即

τ = RC

式中， τ 的单位是s（秒）； R 的单位是Ω（欧姆）； C 的单位是F（法拉）。RC充电电路时间常数 τ 越大，充电时间越长，反之则时间越短。

2.RC放电电路

图2-11a所示是电容 C 充电后，将开关S置于“2”处的状态，电容 C 开始通过电阻 R 放电，由于刚开始放电时电容两端电压为 E ，放电电流最大，电容 C 放电很快。随着电容不断放电，它两端电压 U _O 很快下降，故放电电流也很快减小。图2-11b所示是放电时电容两端电压变化曲线。

2.2 原理分析

图2-12所示是电子幸运转盘的电路原理图，它由供电部分、频率可调振荡电路、延时控制电路、CD4017计数电路等部分组成。

2.2.1 供电电路

图2-13所示是电子幸运转盘的供电部分。通常在供电端接入一大一小两个电容，作为电源滤波之用。

2.2.2 频率可调振荡电路

当拨动开关拨向左侧时，U1与相关元件组成了图2-14a所示可调振荡频率的振荡电路，图2-14b所示是其等效电路。这是一个频率可调振荡电路，振荡频率为（R5+RP1+R6）×C4，其中RP1是100kΩ的电位器，其阻值可以在0～100kΩ之间变化。

2.2.3 延时振荡控制电路

图2-15所示是延时振荡控制电路，当图2-15a中拨动开关的2、4和1、3分别相连后，得到图2-15b所示等效电路。当V1导通时，V1的导通电阻、R2及R4相加的值与C4的乘积决定了振荡频率。

当开关K1按下时，V1导通，同时电容C3被充满电。当K1松开后，C3使得V1的基极仍保持高电位，V1仍然导通。C3通过R1放电，随着V1基极电位逐渐降低，V1将关闭，振荡电路停止工作。

2.2.4 十进制计数器电路

图2-16所示是CD4017计数器及显示电路，U2芯片的 引脚与RST引脚接地，满足CD4017正常工作条件。当CLK端送入时钟脉冲后，输出端Q0～Q9依次由低电平变为高电平。这样发光二极管D1～D10依次点亮，图中R7是限流电阻。由于10个发光二极管在任意时刻只有一个点亮，所以这个电路中只用了一个限流电阻。

2.3 关联知识

2.3.1 认识面板的设计图

电子专业同样需要与各类机械图样打交道，例如将电路板装到外壳中，为电路板加工一些紧固件等，因此，学会识读机械图样非常有必要。本书在各项目中分别介绍有关机械图样的常识，图2-17所示是面板的CAD设计图，本项目主要介绍机械图中的各种线型的名称及其用途。

图2-18和图2-19分别是面板实物的正反面图，配合这两个图更容易看懂图2-17。

观察图样可以看到，图样由各种线型组成，图2-20所示是本图样中常用的线型。在彩色图中分别用白色、绿色、粉红色、黄色来表达。

1）实线用来表达可以看到的各种结构的形状。注意将图2-17与图2-18、图2-19联系在一起看，可以看得较为清楚。

2）虚线表达的是不可见但真实存在的线。图中虚线是外壳背面的线条，从正面看不到，但它是真实存在的，注意观察图2-19中的结构与图2-17中虚线的对应关系。

3）中心线用点画线来表达。图中圆的中心线和矩形的对称线都用的是点画线，这个线不是实际存在的，是用来作为辅助看图或者标注用的。

4）作为零件时不存在，但是装配后会存在的物体外形用双点画线表示，图2-17中左、中、右三个双点画线圆分别表达按钮的外形、印制电路板的外形、电位器的外形。

5）不是所有结构都必须表达出来。从图2-19所示面板反面的图可以看到，在四个角落上有一些结构，但它们没有在图样上用虚线表达出来，因为这些结构是购买来的面板成品本身就具有的，不会影响到面板的设计。

6）将面板背面结构及印制电路板形状、电位器形状、按钮形状画出来的原因，是因为它们有可能会相互干涉（碰撞）。例如电位器和按钮的安装中，左侧按钮的安装孔、其外部的双点画线都不能碰到虚线，否则面板孔加工或安装时会碰到内部结构；右侧电位器的安装孔、双点画线同样不能与虚线相碰，同样地，中心大圆的部分双点画线表达的是印制电路板的尺寸，它与电位器的双点画线圆不相交，即其安装时也不会相互干涉。

2.3.2 认识自攻螺钉

图2-21所示是自攻螺钉，在行业中也常称作自攻螺丝，这是一种尖头的螺钉，施工时钻孔、攻螺纹、固定、锁紧一次完成。通常需要在工件上预先开一个孔，图2-17中心直径为2.2mm的孔就是为了安装一个自攻螺钉而预钻的孔。

2.3.3 认识热缩管

热缩管具有遇热收缩的特殊功能，加热即可收缩，使用方便。产品按耐温不同分为85℃和105℃两大系列，规格为 ϕ 2～ ϕ 200mm。热缩管有多种材质和颜色，图2-22所示是电子制作中常用的PE材料热缩管。