可預(yù)置定時電路_課程設(shè)計

1、江漢大學(xué)文理學(xué)院課程設(shè)計報告課程設(shè)計題目 可預(yù)置定時電路部 （系）信息技術(shù)學(xué)部專 業(yè) 自動化 姓 名 易銘 學(xué) 號 201106060148指導(dǎo)教師 路銀聚 2013年 月 日目 錄一、設(shè)計目的1二、設(shè)計要求1三、總體方案1四、具體實現(xiàn)1五、實現(xiàn)過程中遇到的問題及措施2六、設(shè)計心得體會2七、對該設(shè)計的建議2八、參考文獻3一、設(shè)計目的（1）掌握可任意預(yù)置時間的顯示報警系統(tǒng)的構(gòu)成，原理與設(shè)計方法。（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)計要求（1）設(shè)計一個可靈活預(yù)置時間的計時電路，要求具有時間顯示的功能，能準確地預(yù)置和清零。（2）設(shè)置

2、外部操作開關(guān)，控制計時器的直接清零、啟動和暫停/連續(xù)計時。（3）要求計時電路遞減計時，每隔一秒，計數(shù)器減1。（4）當計時器遞減計時到零（即定時時間到）時，顯示器上顯示00，同時發(fā)出光電報警信號。三、總體方案定時器由啟動電路、秒脈沖發(fā)生器、預(yù)置輸入電路、計數(shù)器、譯碼顯示電路、報警電路和控制電路共7部分組成。其中計數(shù)器和控制電路是系統(tǒng)的主要部分。計數(shù)器完成計時功能，而控制電路完成計數(shù)器的直接清零、啟動計數(shù)、暫停/連續(xù)計數(shù)、譯碼顯示電路的顯示與滅燈，定時時間到報警等功能?？蓞⒖荚砜驁D如圖所示。四、具體實現(xiàn)軟件仿真圖如圖所示首先 設(shè)計定時電路 由于555定時芯片是一種常用的定時芯片 且課堂中學(xué)習(xí)過，

3、原理簡單易懂，因此選用555芯片來產(chǎn)生時鐘脈沖信號。如下圖所示 用555定時器和74ls190芯片 經(jīng)過3次分頻 將1khz分頻成為1hz 即為1s 即1s定時電路設(shè)計成功。根據(jù)74ls190芯片是同步可預(yù)置的十進制加減計數(shù)器來設(shè)計計數(shù)電路如圖所示利用與非門和反相器使計數(shù)到00時為高電平 燈泡發(fā)光 設(shè)計報警電路。 設(shè)計中相關(guān)芯片資料74ls190 芯片是同步可預(yù)置的十進制加減計數(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計時芯片作為其主要的計時芯片。具體電路圖如下：在此計時模塊中，是一個30秒的計時器，需要做到

4、一個三進制和十進制的兩塊芯片。我利用的是芯片上的清零端來實現(xiàn)清零的功能。詳細敘述如下：當個位的74LS161芯片U5達到10的時候，芯片的四個輸出管腳QdQcQbQa=1010。即QdQb均為高電平。則將其取出，連入一個與非門，送入74LS161芯片的CLR低電平有效清零端，則實現(xiàn)清零功能。另外將Qd連入十位的74LS161芯片的低電平有效時鐘端CLK，產(chǎn)生一個時鐘脈沖，一個進位，則完成十進制。當十位的74LS161芯片U6達到3的時候，芯片的四個輸出管腳QdQcQbQa=0011。即QbQa均為高電平。則將其取出，連入一個與非門，送入74LS161芯片的CLR低電平有效清零端，則實現(xiàn)三進制。

5、這樣，計時模塊就完成了三十秒的計時功能。計時電路如下我們還加了一個報警裝置使用的是D觸發(fā)器來控制報警燈（或是報警鈴聲）。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到報警的功能。我們這個D的來源是十位芯片的清零控制，經(jīng)過非門之后，進入芯片D端的輸入。這樣當其完成了三十秒的計時之后，則其D觸發(fā)器就可輸出一個高電平，從而觸發(fā)報警燈（或是報警鈴聲）的響應(yīng)，完成其報警功能。具體電路圖如下：本次設(shè)計中提到了需要進行時間的讀秒顯示，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)計中，是需要一個總開關(guān)作為一個總開關(guān)的。本設(shè)計中也不例外。在此設(shè)計之中，開關(guān)的輸出與高電平接入一個與非門接入芯片74LS74D觸發(fā)器的清一端。這樣當開關(guān)是斷開的時候（在芯片的管腳處是呈現(xiàn)出懸空而是高電平狀態(tài)），這個時候，芯片接受的是低電平的信號，因而此時的清一端（低電平有效）作用，輸出為高電平，觸發(fā)報警裝置；而開關(guān)是閉合的時候，則此時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 時鐘脈沖模塊該模塊是為全電路提供一個公共的時

7、鐘脈沖信號，保持一致的工作步伐，因而我們使用555定時器所構(gòu)成的多諧振電路來進行發(fā)出時鐘脈沖。555定時器內(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。它不僅用于信號的產(chǎn)生和變換，還常用于控制和檢測電路中。電容器C放電所需時間為：當放電結(jié)束，T截止，將通過、向電容器C進行充電，所需時間為其振蕩頻率為具體電路圖如下：五、實現(xiàn)過程中遇到的問題及措施第一個方案中在最開始設(shè)計分頻電路時 開始想直接用555定時器計時1hz 結(jié)果失敗了，于是就用3個190芯片經(jīng)過3

8、次分頻將1khz分頻為1hz 才成功當模擬出1s后發(fā)現(xiàn)在multism上1s實在是太長了并非現(xiàn)實生活中的1s這樣不利于后面計數(shù)，于是就改接在10ms后輸出時鐘信號，后來想有可能是multism為了能讓人肉眼觀察出1ms的狀態(tài)而把時間延遲了吧。后來連計數(shù)電路時 加減計數(shù)開關(guān) 清零開關(guān) 和總開關(guān) 直接接的芯片引腳，計數(shù)失敗，后加上上拉電阻才成功。第二個方案設(shè)計中，因為摒棄了所有什么國外公司設(shè)計的“傻瓜”芯片，使用的元件都是我們在平時的數(shù)字電路系統(tǒng)設(shè)計中所常用到的元件，因此在設(shè)計初就已經(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（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)計心得體會在設(shè)計電路時查閱了相關(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)計之前強多了，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，即溫故而知新嘛，加深理解了時鐘電路 計數(shù)電路 。不僅培養(yǎng)了獨立思考，動手操作的能力，在各種其他能力上也有所提高，更重要的是我們學(xué)會了很多學(xué)習(xí)的方法，而這時日后最實用的，受益匪淺。所以說坐而言不如立而行。七、對該設(shè)計的建議第一個方案由于該電路能夠加減計數(shù)，且能夠預(yù)知初始值，還有對時間的可控性 所以該電路還能夠改為多功能秒表計數(shù)器，又如籃球比賽中24s違規(guī)等。第二個方案可預(yù)置的定時電路是我們設(shè)計的一種可以進行預(yù)置定時的