自動(dòng)化模擬電子課程設(shè)計(jì)555定時(shí)器

1、課 程 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書學(xué)生姓名:滕浩學(xué) 號(hào)：2011307010722學(xué) 院:自動(dòng)化工程學(xué)院班 級(jí):自動(dòng)117題 目:1 交替閃光燈的制作與調(diào)試2電子觸摸控制器的制作與調(diào)試3八路電子搶答器的制作 指導(dǎo)教師： 田海軍 高經(jīng)伍 張茂川 王恭 黃俊峰 2013年12月26日目錄第1章 交替閃光器的制作與調(diào)試11.1 設(shè)計(jì)任務(wù)11.2 總體設(shè)計(jì)方案11.3系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)11.3.1元件介紹11.3.2系統(tǒng)分析11.4總電路圖、元器件清單、儀器儀表清單21.4.1系統(tǒng)總電路圖21.4.2元器件清單21.4.3儀器儀表清單21.5系統(tǒng)安裝、調(diào)試與參數(shù)測(cè)量31.6改進(jìn)意見(jiàn)與收獲體會(huì)3第2章 電子觸摸控制

2、器的制作調(diào)試42.1 設(shè)計(jì)任務(wù)42.2 總體設(shè)計(jì)方案42.3系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)42.3.1元件介紹42.3.2系統(tǒng)分析42.4總電路圖、元器件清單、儀器儀表清單52.4.1系統(tǒng)總電路圖52.4.2元器件清單52.4.3儀器儀表清單52.5系統(tǒng)安裝、調(diào)試與參數(shù)測(cè)量62.6改進(jìn)意見(jiàn)與收獲體會(huì)6第3章 八路電子搶答器的制作73.1 設(shè)計(jì)任務(wù)73.2 總體設(shè)計(jì)方案73.3系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)73.3.1元件介紹73.3.2系統(tǒng)分析83.4總電路圖、元器件清單、儀器儀表清單83.4.1 系統(tǒng)總電路圖83.4.2 元器件清單93.4.3儀器儀表清單93.5系統(tǒng)安裝、調(diào)試與參數(shù)測(cè)量93.6改進(jìn)意見(jiàn)與收獲體會(huì)9參考文獻(xiàn)

3、：11第1章 交替閃光器的制作與調(diào)試1.1 設(shè)計(jì)任務(wù)通過(guò)555定時(shí)器使兩個(gè)發(fā)光二極管(LED)交替閃光。1.2 總體設(shè)計(jì)方案用NE555芯片構(gòu)成多諧振蕩器和相關(guān)器件按照電路圖連接電路，電路連接完成后，進(jìn)行調(diào)試測(cè)試。1.3系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)1.3.1元件介紹NE555芯片：NE555是屬于555系列的計(jì)時(shí)IC的其中的一種型號(hào)。其輸出端的供給電流大，可直接推動(dòng)多種自動(dòng)控制的負(fù)載；只需簡(jiǎn)單的電阻器、電容器，即可完成特定的振蕩延時(shí)作用。它的計(jì)時(shí)精確度高、溫度穩(wěn)定度佳，且價(jià)格便宜。發(fā)光二極管（LED)：是一種能發(fā)光的半導(dǎo)體電子元件。由鎵（Ga）與砷（AS）、磷（P）的化合物制成的二極管，當(dāng)電子與空穴復(fù)合時(shí)能

4、輻射出可見(jiàn)光，因而可以用來(lái)制成發(fā)光二極管。在電路及儀器中常作為指示燈。1.3.2系統(tǒng)分析參考電路是一個(gè)典型的利用555構(gòu)成多諧振蕩器電路。電阻R3、R4和電容C1構(gòu)成定時(shí)電路。定時(shí)電容C1上的電壓UC作為高觸發(fā)端TH（6腳）和低觸發(fā)端TL（2腳）的外觸發(fā)電壓。放電端D（7腳）接在R3和R4之間。電壓控制端K（5腳）不外接控制電壓而接入旁路電容C2。直接復(fù)位端R（4腳）接高電平，使NE555處于非復(fù)位狀態(tài)。多諧振蕩器的充放電時(shí)間常數(shù)分別為:tPH=0.7*（R3+R4）*C1;tPL=0.7*R4*C1;通過(guò)電容的充放電改變輸出端（3腳）的高低電平狀態(tài)。當(dāng)輸出端為高電平時(shí)，LED1滅，LED2亮

5、；當(dāng)輸出端為低電平時(shí)，LED1亮，LED2滅。參考電路振蕩周期T=0.7*（R3+2R4）*C1，因此交替閃光的頻率僅與電阻R3、R4和電容C1大小有關(guān)，與其他參數(shù)無(wú)關(guān)。1.4總電路圖、元器件清單、儀器儀表清單1.4.1系統(tǒng)總電路圖圖1 總電路圖 圖1.1 總電路圖1.4.2元器件清單表1.1 元器件清單元器件名稱 具體說(shuō)明個(gè)數(shù)555定時(shí)器NE5551發(fā)光二極管無(wú)2電容10微法1100微法1電阻470歐22.2千歐168千歐11.4.3儀器儀表清單表1.2 儀器儀表清單儀器儀表名稱個(gè)數(shù)電路板1尖口鉗1萬(wàn)用表1電烙鐵1焊芯1導(dǎo)線若干1.5系統(tǒng)安裝、調(diào)試與參數(shù)測(cè)量按照電路圖焊接電路，焊接電路完成后

6、，使用萬(wàn)用表對(duì)電路板進(jìn)行檢查，檢查無(wú)誤后，用直流穩(wěn)壓電源進(jìn)行測(cè)試。測(cè)試結(jié)果：發(fā)光二極管交替閃爍；改變電阻R3、R4和電容C1，交替閃光頻率改變。1.6改進(jìn)意見(jiàn)與收獲體會(huì)焊接電路時(shí)先對(duì)導(dǎo)線測(cè)試，看是否有導(dǎo)線短路；注意發(fā)光二極管正負(fù)端，不要接反；用直流電源調(diào)試前對(duì)電路板進(jìn)行檢查，看電路板正負(fù)接線端是否短路，以免燒壞電源。 10第2章 電子觸摸控制器的制作調(diào)試2.1 設(shè)計(jì)任務(wù)完成電子觸摸器的制作，當(dāng)人接觸觸摸器時(shí)，發(fā)光二極管亮，并具有一定延時(shí)時(shí)間。2.2 總體設(shè)計(jì)方案用NE555芯片和相關(guān)器件按照電路圖連接電路，電路連接完成后，進(jìn)行調(diào)試測(cè)試。2.3系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)2.3.1元件介紹NE555芯片：NE

7、555是屬于555系列的計(jì)時(shí)IC的其中的一種型號(hào)。其輸出端的供給電流大，可直接推動(dòng)多種自動(dòng)控制的負(fù)載；只需簡(jiǎn)單的電阻器、電容器，即可完成特定的振蕩延時(shí)作用。它的計(jì)時(shí)精確度高、溫度穩(wěn)定度佳，且價(jià)格便宜。發(fā)光二極管（LED)：是一種能發(fā)光的半導(dǎo)體電子元件。由鎵（Ga）與砷（AS）、磷（P）的化合物制成的二極管，當(dāng)電子與空穴復(fù)合時(shí)能輻射出可見(jiàn)光，因而可以用來(lái)制成發(fā)光二極管。在電路及儀器中常作為指示燈。2.3.2系統(tǒng)分析參考電路為555定時(shí)器構(gòu)成的典型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路。當(dāng)接觸板沒(méi)有被觸摸時(shí)，NE555的觸發(fā)輸入端由22M的電阻偏置到高電平，當(dāng)接觸板被觸摸時(shí)，人的皮膚電阻將低于引腳2對(duì)地阻抗，此時(shí)引腳2變

8、為低電平。這種效用使觸發(fā)輸入端的電壓低于1/3VCC的門限電平，555定時(shí)器開(kāi)始定時(shí)，電路穩(wěn)態(tài)進(jìn)入暫穩(wěn)狀態(tài)。輸出脈沖寬度T=1.1*R1*C1，由于參考電路電容為1微法，實(shí)際使用電容為0.1微法，所以本組電路大約為0.5秒，引腳3輸出電壓用來(lái)驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管。2.4總電路圖、元器件清單、儀器儀表清單2.4.1系統(tǒng)總電路圖圖2.1 總電路圖2.4.2元器件清單表2.1 元器件清單元器件名稱 具體說(shuō)明個(gè)數(shù)555定時(shí)器NE5551發(fā)光二極管無(wú)1電容0.01微法10.1微法1電阻150歐14.7兆歐122兆歐12.4.3儀器儀表清單表2.2 儀器儀表清單儀器儀表名稱個(gè)數(shù)電路板1尖口鉗1萬(wàn)用表1電烙鐵1焊

9、芯1導(dǎo)線若干2.5系統(tǒng)安裝、調(diào)試與參數(shù)測(cè)量按照電路圖焊接電路，焊接電路完成后，使用萬(wàn)用表對(duì)電路板進(jìn)行檢查，檢查無(wú)誤后，用直流穩(wěn)壓電源進(jìn)行測(cè)試。測(cè)試結(jié)果：用手觸摸觸電，發(fā)光二極管亮，松手后具有一定延時(shí)時(shí)間。2.6改進(jìn)意見(jiàn)與收獲體會(huì)通過(guò)此次課程設(shè)計(jì)我學(xué)習(xí)到了如下幾點(diǎn)：1.做好準(zhǔn)備工作，先搞清電路中各個(gè)元件的作用和使用方法，只有弄清楚原理，在調(diào)試檢查電路時(shí)才能做到得心應(yīng)手。2.互相合作，在電路制作過(guò)程中，我們要好好配合，分配任務(wù)，這樣才能高效率完成任務(wù)，發(fā)揮出每個(gè)隊(duì)員的能力。第3章 八路電子搶答器的制作3.1 設(shè)計(jì)任務(wù)設(shè)計(jì)八路電子搶答器：J0，J1J7由參賽選手控制，J8由主持人控制。當(dāng)任意一個(gè)選手

10、搶先按下按鈕時(shí)，數(shù)碼管顯示選手?jǐn)?shù)字，此時(shí)其他選手按鍵無(wú)效，一輪搶答結(jié)束，由主持人按動(dòng)清除按鈕J8，進(jìn)行下一次搶答。3.2 總體設(shè)計(jì)方案根據(jù)參考電路，用74LS373對(duì)按鍵的狀態(tài)進(jìn)行鎖存，74147對(duì)狀態(tài)進(jìn)行編碼，通過(guò)CD4511譯碼并驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管顯示；74LS30和74LS00用于實(shí)現(xiàn)邏輯上的轉(zhuǎn)換。3.3系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)3.3.1元件介紹74LS373：三態(tài)八輸入鎖存器。373 的輸出端 Q0Q7 可直接與總線相連；當(dāng)三態(tài)允許控制端 OE 為低電平時(shí)，Q0Q7為正常邏輯狀態(tài)，可用來(lái)驅(qū)動(dòng)負(fù)載或總線。當(dāng) OE 為高電平時(shí)，Q0Q7 呈高阻態(tài)，即不驅(qū)動(dòng)總線，也不為總線的負(fù)載，但鎖存器內(nèi)部的邏輯操作不受影

11、響。當(dāng)鎖存允許端 LE 為高電平時(shí)，Q 隨數(shù)據(jù) D 而變。當(dāng) LE 為低電平時(shí)，D 被鎖存在已建立的數(shù)據(jù)電平。74147:10-4線BCD編碼器。把輸入的狀態(tài)編成BCD碼。CD4511：CD4511 是一片 CMOS BCD鎖存/7 段譯碼/驅(qū)動(dòng)器，用于驅(qū)動(dòng)共陰極 LED （數(shù)碼管）顯示器的 BCD 碼七段碼譯碼器。具有BCD轉(zhuǎn)換、消隱和鎖存控制、七段譯碼及驅(qū)動(dòng)功能的CMOS電路能提供較大的拉電流。可直接驅(qū)動(dòng)共陰LED數(shù)碼管。74LS30：8輸入與非門。74LS00：2輸入與非門。數(shù)碼管：由多個(gè)發(fā)光二極管封裝在一起組成“8”字型的器件。有共陰極和共陽(yáng)極之分，常用于顯示數(shù)字和字符。3.3.2系統(tǒng)

12、分析參考電路由5個(gè)集成芯片組成， 74LS373為三態(tài)八輸入鎖存器，74LS30為8輸入的與非門。J0，J1J7由參賽選手控制，J8由主持人控制。當(dāng)任意一個(gè)選手搶先按下按鈕時(shí)，74LS30的輸出將跳變?yōu)榈碗娖?，這個(gè)低電平使74LS373處于鎖存狀態(tài)，它的輸出Q0,Q1.Q7被鎖存，隨即編碼器進(jìn)行編碼。74LS147為10線到4線的編碼器，輸入端為低電平有效，輸出為反碼。CD4511為譯碼器和驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管裝置，輸入BCD碼時(shí)經(jīng)譯碼后使數(shù)碼管顯示數(shù)字0，17。為了使譯碼后數(shù)碼管能顯示數(shù)字，該電路將譯碼器的D端輸入接74LS373的鎖存控制輸入端，數(shù)字被鎖存時(shí)，該端為低電平，數(shù)碼管為正常顯示數(shù)字；允許

13、數(shù)據(jù)輸入時(shí)，74LS373的11腳為高電平，經(jīng)過(guò)譯碼后數(shù)碼管不顯示，這樣正好滿足了電路的要求。數(shù)碼管為共陰7段數(shù)碼管。一輪搶答結(jié)束，由主持人按動(dòng)清除按鈕J8，對(duì)D鎖存器進(jìn)行解鎖。3.4總電路圖、元器件清單、儀器儀表清單3.4.1 系統(tǒng)總電路圖圖3.1 總電路圖3.4.2 元器件清單表3.1 儀器儀表清單元器件名稱個(gè)數(shù)74LS373174147174LS30174LS001CD45111數(shù)碼管1100K電阻93.4.3儀器儀表清單表3.2 儀器儀表清單儀器儀表名稱個(gè)數(shù)電路板1尖口鉗1萬(wàn)用表1電烙鐵1焊芯1導(dǎo)線若干3.5系統(tǒng)安裝、調(diào)試與參數(shù)測(cè)量按照電路圖焊接電路，焊接電路完成后，使用萬(wàn)用表對(duì)電路板進(jìn)行檢查，檢查無(wú)誤后，用5V直流穩(wěn)壓電源進(jìn)行測(cè)試。測(cè)試結(jié)果：按下J0-J7按鍵，數(shù)碼管均能正確顯示數(shù)字；按下J9按鍵，數(shù)碼管清零，無(wú)顯示，進(jìn)行下一輪搶答。3.6改進(jìn)意見(jiàn)與收獲體會(huì)可以嘗試用51單片機(jī)制作八路搶答器，可以增加計(jì)時(shí)和時(shí)間提醒等多種功能。通過(guò)此次課程設(shè)計(jì)，我學(xué)到很多知識(shí)，一些在課堂上學(xué)到的知識(shí)只有通過(guò)動(dòng)手實(shí)踐才能更好地理解和掌握。焊接電路時(shí)，一定細(xì)心，不要有虛焊漏焊的情況。各個(gè)集成芯片的電源和接地端不要漏焊。電路焊接完成后不要急于調(diào)試，先檢查電路，