打鈴課設報告_

1、沈陽航空航天大學課 程 設 計（說明書）簡易上下課打鈴器電路的設計班 級 學 號 學 生 姓 名 指 導 教 師 沈陽航空航天大學課 程 設 計 任 務 書課 程 名 稱 數(shù)字邏輯技術(shù)課程設計 課程設計題目 簡易上下課打鈴器電路的設計 課程設計的內(nèi)容及要求：一、設計說明與技術(shù)指標設計一個簡易的上下課打鈴裝置,技術(shù)要求如下：每天上午的上下課時間順序為:8:20開始,上課45分鐘,休息10分鐘,上課45分鐘， 休息20分鐘,上課45分鐘,休息10分鐘,上課45分鐘結(jié)束； 按上述節(jié)奏設計一個打鈴裝置.在上下課時都要打鈴； 要求用組合邏輯電路和時序邏輯電路及模擬電路完成。時鐘信號可以用現(xiàn)成的信號源產(chǎn)生

2、。二、設計要求1在選擇器件時，應考慮成本。2根據(jù)技術(shù)指標，通過分析計算確定電路和元器件參數(shù)。3畫出電路原理圖（元器件標準化，電路圖規(guī)范化）。三、實驗要求1根據(jù)技術(shù)指標制定實驗方案；驗證所設計的電路，用軟件仿真。2進行實驗數(shù)據(jù)處理和分析。四、推薦參考資料1. 童詩白，華成英主編模擬電子技術(shù)基礎M北京：高等教育出版社，2006年2. 數(shù)字電路教科書五、按照要求撰寫課程設計報告成績評定表：序號評定項目評分成績1設計方案正確，具有可行性，創(chuàng)新性（15分）2設計結(jié)果可信（例如：系統(tǒng)分析、仿真結(jié)果）（15分）3態(tài)度認真，遵守紀律（15分）4設計報告的規(guī)范化、參考文獻充分（不少于5篇）（25分）5答辯（30

3、分）總分最終評定成績（以優(yōu)、良、中、及格、不及格評定）指導教師簽字： 2015 年 7 月 19日1、 概述隨著科技的進步，人們生活水平得到進一步提高，社會上一切都朝著簡捷與方便發(fā)展，生活和工作中對于電子產(chǎn)品的需求量也越來越大，電子產(chǎn)業(yè)的發(fā)展也越來越迅速。在現(xiàn)如今快節(jié)奏的生活中，人們對于時間的要求越來越苛刻，很多時候需要對時間規(guī)劃，然后到時間點就要有時間提醒，這就必須用到時鐘提醒裝置，亦可稱為打鈴裝置。打鈴裝置有很多種，比如手機的打鈴系統(tǒng)，鬧鐘的機械打鈴系統(tǒng)，廣播打鈴系統(tǒng)等等，但是日常生活中見得最多的還是校園的自動打鈴系統(tǒng)。在學校生活中，每天上課都離不開打鈴系統(tǒng)的使用。打鈴器可以為上下課的學生

4、和老師們提供時間提醒，有利于師生對上課和學習的合理安排。同時也可以作為一個提醒學生作息時間的時間表，讓老師和學生都有一個規(guī)律科學的時間安排。因此，打鈴系統(tǒng)的核心部分是時鐘部分和控制部分，為系統(tǒng)提供時間基準。本設計是根據(jù)目前我校的師生作息時間進行打鈴，早上8：20開始上課，一直到晚上19：50下課，總共20個打鈴時間，本設計的核心是一共6片74LS160，以及6個數(shù)碼管，構(gòu)成了全天24小時的時間，包含了時、分、秒，其中分和秒為60進制，時為24進制，分別用2片74LS160構(gòu)成。打鈴裝置是用蜂鳴器構(gòu)成，總共20個打鈴點，用74LS32連接，當時間到達某一個點是，給蜂鳴器一個脈沖，讓蜂鳴器正常工作

5、。電路設計保證了優(yōu)先使用相同門的原則，便于集成。二、方案論證設計一個簡易上下課打鈴器，要求實現(xiàn)學校每天的師生正常作息時間打鈴，用組合電路和時序電路以及模擬電路完成。方案一：利用獨立電壓源提供脈沖、利用74LS160來設置六十進制和二十四進制的進位輸出、利用數(shù)碼顯示器來顯示時間、利用或門、非門、四輸入與門、四輸入與非門等電路元件進行組合、級聯(lián)后得到設計所要求的電路圖，用蜂鳴器進行打鈴。該電路原理框圖如圖1所示。圖1 簡易上下課打鈴電路的原理框圖據(jù)原理框圖可以看出，整個電路分為三個部分，第一部分時鐘產(chǎn)生電路，由6片074LS160構(gòu)成，其中4片構(gòu)成六十進制，實現(xiàn)分、秒的進位，剩下2片構(gòu)成二十四進制

6、，實現(xiàn)時的進位，74LS160采用的是同步預置數(shù)法。第二部分是打鈴時間控制電路，由組合邏輯電路組成，包括了非門、與門以及或門，使用的74LS04，74LS21，74LS32以及蜂鳴器BUZZER組成。每當時間到達本校作息時間其中的一個點時，蜂鳴器都會響鈴一分鐘。第三部分是數(shù)字顯示電路，由6個七段顯示數(shù)碼管構(gòu)成，直接接在6片74LS160的輸出端，顯示當前的時間。方案二：方案二原理框圖如圖2所示。圖2 簡易上下課打鈴電路的原理框圖此方案的設計思路是，通過判斷下一次打鈴距上一次打鈴的時間間隔來報時。這20個時間點的時間間隔依次是45、10、45、20、45、10、45、90、45、10、45、20

7、、45、10、45、60、45、10、45分鐘。用45進制、10進制、20進制、90進制、60進制計數(shù)器來控制響鈴的間隔時間。它們的輸出端接入四選一的數(shù)字選擇器，數(shù)字選擇器輸出選中的計數(shù)器的信號。當計數(shù)器計到45分或10分或20分或90分或60分鐘時開啟響鈴系統(tǒng)來報時。數(shù)字選擇器的控制端用四個四位寄存器控制，可事先預置不同的時間間隔出現(xiàn)的次序。然后依次滾動輸出所需的控制信號。本設計采用的是第一種方案，第一種方案與第二種方案比較起來，第一種方案更簡單且易集成化，更有利于實際生產(chǎn)。并且第一種方案基本實現(xiàn)了設計要求，滿足了校內(nèi)師生作息時間規(guī)律的打鈴提醒設計。在電路設計的過程中，考慮到電路的延時特性，

8、加入了5個單刀雙擲開關，分別控制5個74LS160的片子，當電路的時間不準確有誤差時，通過把開關撥到另一個方向，實現(xiàn)調(diào)節(jié)功能。3、 電路設計1. 時鐘產(chǎn)生設計 （1）六十進制 六十進制計數(shù)器由兩片74LS160十進制計數(shù)器構(gòu)成，采用置數(shù)法實現(xiàn)，如圖3所示。首先將兩片74LS160計數(shù)器進行級聯(lián)，下面的74LS160片子實現(xiàn)的是十進制，上面的74LS160片子實現(xiàn)六進制，兩個片子級聯(lián)為六十進制，即個位的進位輸出與十位的ET、EP相連，用個位74LS160的進位輸出來控制十位74LS160的計數(shù)。當十位的74LS160計數(shù)狀態(tài)為QDQCQBQA=0101、個位的74LS160計數(shù)狀態(tài)為QDQCQB

9、QA=1001時，十位的74LS160的QCQA經(jīng)與非門產(chǎn)生反饋清零信號，將十位片子進行置零，實現(xiàn)六十進制數(shù)。其中單刀雙擲開關S3，當撥到下面時，按照進位信號進行計數(shù)，當撥到上面時，實現(xiàn)調(diào)整時間延時錯誤或者設置時間的功能。圖3 60進制計數(shù)器（2）二十四進制二十四進制計數(shù)器由兩片74LS160十進制計數(shù)器構(gòu)成，采用整體置數(shù)法實現(xiàn)，如圖4所示。首先將兩片74LS160計數(shù)器進行級聯(lián)，下面的片子實現(xiàn)的是十進制，上面的片子實現(xiàn)二進制，把兩個片子級聯(lián)為二十四進制，即個位的進位輸出與十位的ET、EP相連，用個位的進位輸出來控制十位的計數(shù)。當十位的74LS160計數(shù)狀態(tài)QDQCQBQA=0010、個位的7

10、4LS160計數(shù)狀態(tài)為QDQCQBQA=0011時，同時分、秒都是達到進位狀態(tài)時，經(jīng)四輸入與非門產(chǎn)生反饋清零信號，將二十四進制中的十位74LS160和個位74LS160都進行置零，實現(xiàn)二十四進制計數(shù)。其中單刀雙擲開關S1，當撥到下面時，按照進位信號進行計數(shù)，當撥到上面時，實現(xiàn)調(diào)整時間延時錯誤或者設置時間的功能。圖4 24進制計數(shù)器2. 數(shù)字顯示電路設計采用6個7段顯示數(shù)碼管，分別接在時、分、秒的74LS160的QDQCQBQA端，如圖5所示，7段顯示數(shù)碼管從上到下連接的順序依次為QDQCQBQA。圖5 數(shù)碼管顯示電路3. 打鈴時間控制電路設計在時間輸出的線路上引出一排導線，在非門、四輸入與門，

11、或門的控制下輸出20個打鈴時間，其中有一個為1，后面的蜂鳴器和LED燈就開始工作，響鈴一分鐘。例如：時間8：20，用二進制數(shù)可表示為0000 0100：0010 0000，用非門控制74LS160的輸出，當小時的十位為0，個位為8，且分鐘的十位為2，個位為0時，即時間信號為08：20時，用一個四輸入與門把四位數(shù)連接起來，輸出為1，使蜂鳴器開始工作一分鐘，LED燈發(fā)光。如圖6所示。圖6 打鈴時間控制電路4、 性能測試1. 時鐘產(chǎn)生設計電路的測試（1） 六十進制電路測試如圖7所示。圖7 六十進制電路測試（2）二十四進制電路測試如圖8所示。圖8 二十四進制電路測試2. 打鈴時間控制電路的測試 如圖9

12、所示，8：20為打鈴時間點，LED燈閃亮。圖9 打鈴時間控制電路測試3. 電路整體性能的測試圖10 8：20打鈴時間測試圖圖11 9：05打鈴時間測試圖圖12 9：15打鈴時間測試圖圖13 10：00打鈴時間測試圖圖14 10：20打鈴時間測試圖圖15 13：30打鈴時間測試圖圖16 18：10打鈴時間測試圖圖17 19：50打鈴時間測試圖5、 結(jié)論經(jīng)過本設計的電路進行性能測試，可以得出所設計的簡易上下課打鈴電路達到了預期的效果。按照每天上午上下課第一次打鈴時間8:20開始,上課45分鐘,休息10分鐘,上課45分鐘，休息20分鐘,上課45分鐘,休息10分鐘,上課45分鐘，休息90分鐘，然后按照

13、以上順序在進行下午上下課時間打鈴。并且電路設計用到組合邏輯電路和時序邏輯電路及模擬電路完成。時鐘信號采用現(xiàn)成的1kHz的信號源產(chǎn)生。最后數(shù)字顯示電路分別顯示以上20個打鈴時間到來時，蜂鳴器以及LED燈開始正常工作，工作時間為一分鐘，與預期設計的理想結(jié)果相同。并且在預期的設計要求上，在電路設計的過程中，考慮到電路的延時特性，加入了5個單刀雙擲開關，分別控制5個74LS160的片子，當電路的時間不準確有誤差時，通過把開關撥到另一個方向，實現(xiàn)矯正時間的功能。但該電路設計仍然存在問題，不能如設置鬧鐘一樣設置打鈴時間，打鈴時間已經(jīng)固定，不能任意調(diào)節(jié)，除非重新在設計的電路中添加元器件，添加打鈴時間。參考文

14、獻1 閻石主編. 數(shù)字電子技術(shù). M北京：高等教育出版社，2006年2 陳振官等編著. 新穎高效聲光報警器. M北京：國防工業(yè)出版社，2005年3 李秀人.電子技術(shù)實訓指導.M北京：國防工業(yè)出版社，1998年4 陸坤.電子設計技術(shù).M：電子科技大學出版社，1997年5卿太全，李蕭，郭明瓊.常用數(shù)字集成電路原理與應用.M北京：人民郵電出版社，2006年6全新實用電路集萃叢書編輯委員會著.電源應用電路集萃.M北京：機械工業(yè)出版社，2005年7 康華光主編. 電子技術(shù)基礎M北京：高等教育出版社，2006年8 全新實用電路集粹編輯委員會著.全新實用電路集粹（下冊）.M北京：機械工業(yè)出版社，2006年9 全新實用電路集萃叢書編輯委員會著.電源應用電路集萃.M北京：機械工業(yè)出版社，2005年10 唐競新主編.數(shù)字電子電路M北京：清華出版社2005年16附錄II 元器件清單序號編號名稱型號數(shù)量1LS1蜂鳴器1KHz蜂鳴器12LED1LED燈LED_green13V1信號源1kHz脈沖信號14U20A、U20B、U24A、U24