可預(yù)置定時(shí)電路_課程設(shè)計(jì)

1、江漢大學(xué)文理學(xué)院課程設(shè)計(jì)報(bào)告課程設(shè)計(jì)題目 可預(yù)置定時(shí)電路部 （系）信息技術(shù)學(xué)部專 業(yè) 自動(dòng)化 姓 名 易銘 學(xué) 號(hào) 201106060148指導(dǎo)教師 路銀聚 2013年 月 日目 錄一、設(shè)計(jì)目的1二、設(shè)計(jì)要求1三、總體方案1四、具體實(shí)現(xiàn)1五、實(shí)現(xiàn)過程中遇到的問題及措施2六、設(shè)計(jì)心得體會(huì)2七、對(duì)該設(shè)計(jì)的建議2八、參考文獻(xiàn)3一、設(shè)計(jì)目的（1）掌握可任意預(yù)置時(shí)間的顯示報(bào)警系統(tǒng)的構(gòu)成，原理與設(shè)計(jì)方法。（2）熟悉集成電路的使用方法。（3）熟悉集成電路的引腳安排。（4）掌握各芯片的邏輯功能及使用方法。二、設(shè)計(jì)要求（1）設(shè)計(jì)一個(gè)可靈活預(yù)置時(shí)間的計(jì)時(shí)電路，要求具有時(shí)間顯示的功能，能準(zhǔn)確地預(yù)置和清零。（2）設(shè)置

2、外部操作開關(guān)，控制計(jì)時(shí)器的直接清零、啟動(dòng)和暫停/連續(xù)計(jì)時(shí)。（3）要求計(jì)時(shí)電路遞減計(jì)時(shí)，每隔一秒，計(jì)數(shù)器減1。（4）當(dāng)計(jì)時(shí)器遞減計(jì)時(shí)到零（即定時(shí)時(shí)間到）時(shí)，顯示器上顯示00，同時(shí)發(fā)出光電報(bào)警信號(hào)。三、總體方案定時(shí)器由啟動(dòng)電路、秒脈沖發(fā)生器、預(yù)置輸入電路、計(jì)數(shù)器、譯碼顯示電路、報(bào)警電路和控制電路共7部分組成。其中計(jì)數(shù)器和控制電路是系統(tǒng)的主要部分。計(jì)數(shù)器完成計(jì)時(shí)功能，而控制電路完成計(jì)數(shù)器的直接清零、啟動(dòng)計(jì)數(shù)、暫停/連續(xù)計(jì)數(shù)、譯碼顯示電路的顯示與滅燈，定時(shí)時(shí)間到報(bào)警等功能。可參考原理框圖如圖所示。四、具體實(shí)現(xiàn)軟件仿真圖如圖所示首先 設(shè)計(jì)定時(shí)電路 由于555定時(shí)芯片是一種常用的定時(shí)芯片 且課堂中學(xué)習(xí)過，

3、原理簡(jiǎn)單易懂，因此選用555芯片來產(chǎn)生時(shí)鐘脈沖信號(hào)。如下圖所示 用555定時(shí)器和74ls190芯片 經(jīng)過3次分頻 將1khz分頻成為1hz 即為1s 即1s定時(shí)電路設(shè)計(jì)成功。根據(jù)74ls190芯片是同步可預(yù)置的十進(jìn)制加減計(jì)數(shù)器來設(shè)計(jì)計(jì)數(shù)電路如圖所示利用與非門和反相器使計(jì)數(shù)到00時(shí)為高電平 燈泡發(fā)光 設(shè)計(jì)報(bào)警電路。 設(shè)計(jì)中相關(guān)芯片資料74ls190 芯片是同步可預(yù)置的十進(jìn)制加減計(jì)數(shù)器 引腳圖如圖所示Ne555引腳圖如圖所示功能表如圖所示六位反相器74ls04 引腳圖功能表 還有一種方案是選用74LS161計(jì)時(shí)芯片作為其主要的計(jì)時(shí)芯片。具體電路圖如下：在此計(jì)時(shí)模塊中，是一個(gè)30秒的計(jì)時(shí)器，需要做到

4、一個(gè)三進(jìn)制和十進(jìn)制的兩塊芯片。我利用的是芯片上的清零端來實(shí)現(xiàn)清零的功能。詳細(xì)敘述如下：當(dāng)個(gè)位的74LS161芯片U5達(dá)到10的時(shí)候，芯片的四個(gè)輸出管腳QdQcQbQa=1010。即QdQb均為高電平。則將其取出，連入一個(gè)與非門，送入74LS161芯片的CLR低電平有效清零端，則實(shí)現(xiàn)清零功能。另外將Qd連入十位的74LS161芯片的低電平有效時(shí)鐘端CLK，產(chǎn)生一個(gè)時(shí)鐘脈沖，一個(gè)進(jìn)位，則完成十進(jìn)制。當(dāng)十位的74LS161芯片U6達(dá)到3的時(shí)候，芯片的四個(gè)輸出管腳QdQcQbQa=0011。即QbQa均為高電平。則將其取出，連入一個(gè)與非門，送入74LS161芯片的CLR低電平有效清零端，則實(shí)現(xiàn)三進(jìn)制。

5、這樣，計(jì)時(shí)模塊就完成了三十秒的計(jì)時(shí)功能。計(jì)時(shí)電路如下我們還加了一個(gè)報(bào)警裝置使用的是D觸發(fā)器來控制報(bào)警燈（或是報(bào)警鈴聲）。這里用的是74LS74D觸發(fā)器，它的狀態(tài)變化方程是：因此我們只需要控制住D的具體取值即可控制其輸出來達(dá)到報(bào)警的功能。我們這個(gè)D的來源是十位芯片的清零控制，經(jīng)過非門之后，進(jìn)入芯片D端的輸入。這樣當(dāng)其完成了三十秒的計(jì)時(shí)之后，則其D觸發(fā)器就可輸出一個(gè)高電平，從而觸發(fā)報(bào)警燈（或是報(bào)警鈴聲）的響應(yīng)，完成其報(bào)警功能。具體電路圖如下：本次設(shè)計(jì)中提到了需要進(jìn)行時(shí)間的讀秒顯示，因而我們就需要用到8段數(shù)碼顯示管。我們通過譯碼芯片與外界連接，另外一端則是和8段數(shù)碼顯示管相連。這樣，通過譯碼芯片的作

6、用，則將系統(tǒng)中的時(shí)間利用數(shù)碼顯示管來顯示出來。譯碼芯片工作原理在此便不再贅述。具體電路圖如下：通常在數(shù)字電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，是需要一個(gè)總開關(guān)作為一個(gè)總開關(guān)的。本設(shè)計(jì)中也不例外。在此設(shè)計(jì)之中，開關(guān)的輸出與高電平接入一個(gè)與非門接入芯片74LS74D觸發(fā)器的清一端。這樣當(dāng)開關(guān)是斷開的時(shí)候（在芯片的管腳處是呈現(xiàn)出懸空而是高電平狀態(tài)），這個(gè)時(shí)候，芯片接受的是低電平的信號(hào)，因而此時(shí)的清一端（低電平有效）作用，輸出為高電平，觸發(fā)報(bào)警裝置；而開關(guān)是閉合的時(shí)候，則此時(shí)芯片接受的是高電平，清一端不起任何作用，芯片正常工作。具體電路圖如下：圖2.5 總控模塊電路圖2.1.5 時(shí)鐘脈沖模塊該模塊是為全電路提供一個(gè)公共的時(shí)

7、鐘脈沖信號(hào)，保持一致的工作步伐，因而我們使用555定時(shí)器所構(gòu)成的多諧振電路來進(jìn)行發(fā)出時(shí)鐘脈沖。555定時(shí)器內(nèi)部比較器靈敏度較高，而且采取差分電路形式，用555定時(shí)器組成的多諧振振蕩器的振蕩頻率受電源電壓和溫度變化的影響很小。555定時(shí)器是一種集模擬、數(shù)字于一體的中規(guī)模集成電路，其應(yīng)用極為廣泛。它不僅用于信號(hào)的產(chǎn)生和變換，還常用于控制和檢測(cè)電路中。電容器C放電所需時(shí)間為：當(dāng)放電結(jié)束，T截止，將通過、向電容器C進(jìn)行充電，所需時(shí)間為其振蕩頻率為具體電路圖如下：五、實(shí)現(xiàn)過程中遇到的問題及措施第一個(gè)方案中在最開始設(shè)計(jì)分頻電路時(shí) 開始想直接用555定時(shí)器計(jì)時(shí)1hz 結(jié)果失敗了，于是就用3個(gè)190芯片經(jīng)過3

8、次分頻將1khz分頻為1hz 才成功當(dāng)模擬出1s后發(fā)現(xiàn)在multism上1s實(shí)在是太長(zhǎng)了并非現(xiàn)實(shí)生活中的1s這樣不利于后面計(jì)數(shù)，于是就改接在10ms后輸出時(shí)鐘信號(hào)，后來想有可能是multism為了能讓人肉眼觀察出1ms的狀態(tài)而把時(shí)間延遲了吧。后來連計(jì)數(shù)電路時(shí) 加減計(jì)數(shù)開關(guān) 清零開關(guān) 和總開關(guān) 直接接的芯片引腳，計(jì)數(shù)失敗，后加上上拉電阻才成功。第二個(gè)方案設(shè)計(jì)中，因?yàn)檗饤壛怂惺裁磭?guó)外公司設(shè)計(jì)的“傻瓜”芯片，使用的元件都是我們?cè)谄綍r(shí)的數(shù)字電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)中所常用到的元件，因此在設(shè)計(jì)初就已經(jīng)為后來打好了基礎(chǔ)，在調(diào)試的過程中沒有遇到什么較大的問題。在此就我們小組所遇到的一些小問題進(jìn)行一定的探討。在總控模塊

9、中，本來是總開關(guān)直接連接上芯片74LS74D觸發(fā)器的清一端，但是由于其斷開時(shí)（理論上是由于干擾電阻的存在所以導(dǎo)致了高電平），但是這樣的狀態(tài)并不是很穩(wěn)定，因此我們就商議決定，在開關(guān)的后面加上一個(gè)與非門，將芯片與開關(guān)隔離開，避免這樣的“懸空”問題。六、設(shè)計(jì)心得體會(huì)在設(shè)計(jì)電路時(shí)查閱了相關(guān)芯片資料 理解了各引腳的功能 ，課堂上沒有搞明白的問題，在這次課程設(shè)計(jì)中通過查閱資料，慢慢的也明白了各種芯片的功能。雖然還不是很明白，但是比沒做課程設(shè)計(jì)之前強(qiáng)多了，這是課堂所學(xué)不到的 ，并且可以穩(wěn)固課堂上所學(xué)的一些知識(shí)，即溫故而知新嘛，加深理解了時(shí)鐘電路 計(jì)數(shù)電路 。不僅培養(yǎng)了獨(dú)立思考，動(dòng)手操作的能力，在各種其他能力上也有所提高，更重要的是我們學(xué)會(huì)了很多學(xué)習(xí)的方法，而這時(shí)日后最實(shí)用的，受益匪淺。所以說坐而言不如立而行。七、對(duì)該設(shè)計(jì)的建議第一個(gè)方案由于該電路能夠加減計(jì)數(shù)，且能夠預(yù)知初始值，還有對(duì)時(shí)間的可控性 所以該電路還能夠改為多功能秒表計(jì)數(shù)器，又如籃球比賽中24s違規(guī)等。第二個(gè)方案可預(yù)置的定時(shí)電路是我們?cè)O(shè)計(jì)的一種可以進(jìn)行預(yù)置定時(shí)的