五秒倒計(jì)時(shí)伴隨滴滴嘟聲..

1、電子課程設(shè)計(jì)五秒倒計(jì)時(shí)（伴隨滴滴嘟聲）學(xué)院：電子信息工程學(xué)院 專業(yè).班級(jí): 姓名: 學(xué)號(hào): 指導(dǎo)老師：李小松2013年12月24日1、設(shè)計(jì)任務(wù)與要求.二、總體框圖三、選擇器件1、定時(shí)器5552 、由定時(shí)器555組成的多些振蕩器3、芯片 74LS1924、蜂鳴器目錄5 、由計(jì)時(shí)器555組成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器電路6 、控制蜂鳴器的多諧振蕩電路四、功能模塊1、脈沖發(fā)出裝置2、減數(shù)裝置3、發(fā)聲裝置-10 -4、仿真實(shí)驗(yàn)-11 -五、總體設(shè)計(jì)電路圖-13 -六、設(shè)計(jì)心得-13 -五秒倒計(jì)時(shí)（伴隨滴滴嘟聲）、設(shè)計(jì)任務(wù)與要求五秒的倒計(jì)時(shí)定時(shí)器，倒計(jì)時(shí)要求用數(shù)碼顯示,5, 4,3,2,1要求伴隨“滴”-14 -聲

2、，0伴隨“嘟”聲。倒計(jì)時(shí)到零是停止計(jì)數(shù)。、總體框圖一秒脈沖信號(hào)總體框圖如圖1所示音.倒 計(jì) 時(shí) 電 路圖1 總體框圖方案是：在減法電路中，要求五秒倒計(jì)時(shí)，在開(kāi)始減數(shù)之前，應(yīng)置數(shù)為6,隨后減法電路和脈沖電路同時(shí)開(kāi)始工作， 所以，一按下開(kāi)關(guān)，數(shù)碼管應(yīng)顯示為5, 而減到0時(shí)應(yīng)停止，可以通過(guò)邏輯電路來(lái)實(shí)現(xiàn)。伴隨的滴滴滴滴嘟的聲音需要控 制流進(jìn)蜂鳴器的脈沖，要讓脈沖在一秒之內(nèi)，起始為高電平持續(xù)一段時(shí)間會(huì)變?yōu)?低電平。三、選擇器件所需元件及其個(gè)數(shù)如表1所示表1所需元件及其數(shù)量元件名稱數(shù)量計(jì)時(shí)器555374LS1921四管腳數(shù)碼管1普通開(kāi)關(guān)1單刀雙擲開(kāi)關(guān)1蜂鳴器274LS25 （四輸入或非門(mén)）174LS04

3、 （非門(mén)）1電阻、電容、導(dǎo)線若干1、定時(shí)器555定時(shí)器555的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖2所示，功能表如表2所示。它含有兩個(gè)電壓比 較器，一個(gè)基本RS觸發(fā)器，一個(gè)放電開(kāi)關(guān)，比較器的參考電壓有三個(gè)5K0的電 阻構(gòu)成分壓，它們分別使比較器1同向輸入端端和比較器2的反向輸入端的參考 電壓為三分之二倍的Vcc和三分之一倍的Vcc。兩個(gè)比較器的輸出端控制RS觸發(fā) 器的狀態(tài)和放電管開(kāi)關(guān)狀態(tài)。當(dāng)輸入信號(hào)超過(guò)三分之二倍的 Vcc時(shí)，觸發(fā)器復(fù)位,輸出端輸出低電平，同時(shí)放電，開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通，當(dāng)信號(hào)從二管腳輸入并低于三分之 一倍的Vcc時(shí)，觸發(fā)器置位，輸出端輸出高電平，同時(shí)放電，開(kāi)關(guān)管截止。在復(fù)3所示。位端加低電平信號(hào)，鎖存器復(fù)位，

4、可以是輸出端輸出低電平。正常工作時(shí)，輸出 端輸出高電平，符號(hào)圖如圖觸魁放電端ttvccR1與。比較韻復(fù)位端、R3|5kQ(2 U2R2 OPAMP-3T-BASIC 5kQ - 比較器2U3nAND2PAMP _3T_BASICQIU4ANDZU1 t岀端NOT2H1711GND圖2計(jì)時(shí)器555的內(nèi)部結(jié)構(gòu)vccDISTHRTRIeoN -1 LM555CM圖3計(jì)時(shí)器555的符號(hào)圖表2計(jì)時(shí)器555的功能表輸入各級(jí)輸出Q1狀態(tài)RdVl1Vl2Vc1Vc2觸發(fā)器輸出Qn輸出Vo0XXXX0低導(dǎo)通1f-Vccl3丿l3丿010低導(dǎo)通1f-Vcc13丿匚 Vcc13丿001高截止1f-ccl3丿f1 V

5、cc13丿100高截止1Fpccl3丿l3丿110不變不變2、由定時(shí)器555組成的多諧振蕩器接下來(lái)定時(shí)器555外加一些電源電阻即可實(shí)現(xiàn)發(fā)出一秒為周期的脈沖信號(hào), 即多諧振蕩器。如圖4所示，由定時(shí)器555構(gòu)成的多諧振蕩器周期計(jì)算公式為T(mén) =0.69( R1+2R2) C1。根據(jù)實(shí)際情況，R1 選 10KC，R2選 10，C1 選47dO-6F, C2選1x10-8F,即可保證該多諧振蕩器的周期為一秒。用示波器觀察可驗(yàn)證。hRI lOkQvccvcc-U17G1CON寧 10uF ：g2:lOnFGNDLM555CM圖4由計(jì)時(shí)器555組成的多諧振蕩電路3、芯片 74LS192減法電路是用74LS1

6、92芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)，芯片符號(hào)圖如圖5所示，邏輯功能表如 表3所示丄OAD端為置數(shù)端，且低電平有效，置數(shù)端有效時(shí)，輸出端QA.QB.QC.QD.接四管腳的數(shù)碼管顯示，會(huì)出現(xiàn)DCBAh六進(jìn)制對(duì)應(yīng)的十進(jìn)制數(shù)。CLR為清零端, 高電平有效，若輸入高電平，輸出無(wú)論以前是什么狀態(tài)，一律清零。一對(duì) CP端,要接脈沖信號(hào)，UP代表，在遇到上升沿時(shí)，輸出會(huì)在本來(lái)的數(shù)字上加一，DOWN代表，在遇到上升沿時(shí)，輸出會(huì)在本來(lái)的數(shù)字上減一。BO端為借位輸出端，即，當(dāng)輸出為零時(shí)，再執(zhí)行減法時(shí)需要借位，此時(shí) B0端輸出低電平，同理，CO端為 進(jìn)位端，當(dāng)輸出為九時(shí)，在執(zhí)行加法需要進(jìn)位，此時(shí)進(jìn)位端輸出低電平。要注意 的是，這三類(lèi)端子

7、的優(yōu)先級(jí)別為：清零端大于置數(shù)端大于時(shí)鐘信號(hào)，我們應(yīng)逐級(jí) 考慮，另外我們只會(huì)用到其中一種運(yùn)算，要用減法， UP端須接高電平。前面的 一秒脈沖信號(hào)應(yīng)該接在DOW端。LOAD端要置數(shù)，題目要求為五秒倒計(jì)時(shí)，再考 慮脈沖信號(hào)，這里應(yīng)置數(shù)為6,另外必須要脈沖信號(hào)與減法同時(shí)開(kāi)始，這樣，脈 沖送過(guò)來(lái)的第一個(gè)上升沿。會(huì)使74LS192輸出為5，隨后逐級(jí)遞減。當(dāng)顯示0時(shí), 我們想要停止計(jì)數(shù)，有兩種方法，一種是通過(guò)邏輯電平輸入清零端，使其輸出清 零，另一種，是通過(guò)置數(shù)端來(lái)置數(shù)為零，很顯然，第一種更簡(jiǎn)單可行。清零端為 高電平有效，而我們已知，當(dāng)輸出為零時(shí)，再執(zhí)行減法輸出變九時(shí)，借位端會(huì)輸 出一個(gè)低電平，所以這里加一

8、個(gè)非門(mén)，再接到清零端，同時(shí)也滿足優(yōu)先級(jí)別，清 零后其余信號(hào)失去作用。至此，減法電路已經(jīng)完成。接下來(lái)考慮聲音電路。U1LCLAQAB QBC-QG-QD-LOAD斗EOGLB -CO UP DOWN74LS192N圖5 74LS192的符號(hào)圖表3 74LS192的邏輯功能表輸入輸出功能CPuCPdCRLDD0 D1 D2 D3Q0 Q1 Q2 Q310 0 0 0清零00A B C DA B C D置數(shù)上101加1上01減1101保持4、蜂鳴器蜂鳴器需要的是一秒為周期，起始為高電平，在一秒內(nèi)會(huì)由高變低，保持低電平直到下一秒開(kāi)始變高電平，循環(huán)起來(lái)。還需要用到QA.QB.QC.QD于是聯(lián)想6所示。到

9、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路，來(lái)調(diào)整多諧振蕩器的工作狀態(tài)，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和多諧振蕩器 都可以用555芯片外加一些電容電阻來(lái)組成，電路及連接如圖BUZZER500 Hz :圖6蜂鳴器的連接電路5、由計(jì)時(shí)器555組成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器電路RC延遲單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的特點(diǎn)是電路有一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)和一個(gè)暫穩(wěn)狀態(tài)，在觸發(fā)信號(hào)作 用下，電路將由穩(wěn)態(tài)翻轉(zhuǎn)到暫穩(wěn)態(tài)，暫穩(wěn)態(tài)不會(huì)長(zhǎng)久保持，由于電路中 環(huán)節(jié)的作用，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間，電路會(huì)自動(dòng)返回穩(wěn)態(tài)，在輸出端獲得一個(gè)脈沖寬度 為tw的矩形波。在單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器中，tw就是暫穩(wěn)態(tài)的維持時(shí)間，其長(zhǎng)短取決 于電路的參數(shù)值。tw的計(jì)算公式為：Tw = 1.1RC 。6、控制蜂鳴器的多諧振蕩器多諧振蕩器的電阻還

10、有電容值的大小與剛開(kāi)始的多諧振蕩器值一致。單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的輸出端是與多諧振 蕩器的復(fù) 位端相連的，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 在狀態(tài)“ 543,2,1,”時(shí)，復(fù)位端應(yīng)該接高電平，使多諧振蕩器正常工作，所以應(yīng)該不使單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器觸發(fā)，所以單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的輸入端應(yīng)該為低電平，所以與 74LS192之間應(yīng)該用一個(gè)四輸入的或非門(mén)，當(dāng)輸出零時(shí)，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器觸發(fā),使得后級(jí)多諧振蕩器復(fù)位，就輸出低電平，所以多諧振蕩器的輸出可以接高頻率 的蜂鳴器發(fā)出“滴”的聲音，輸出波形可以用示波器來(lái)檢測(cè)。在輸出零時(shí)，單穩(wěn) 態(tài)觸發(fā)器的輸出為低電平，我們需要找個(gè)高電平 ,可以在單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的輸出連 接一個(gè)非門(mén)再連接低頻率的蜂鳴器來(lái)發(fā)出“嘟”的聲音

11、。至此電路設(shè)計(jì)完畢。四、功能模塊1、脈沖發(fā)出裝置脈沖發(fā)出裝置如圖7所示，該裝置能夠發(fā)出周期為一秒的脈沖， 并用開(kāi)關(guān)控 制使脈沖和減法同時(shí)運(yùn)行。J 2KeyU；VCC -OUTR2 lOkQ至ST3IS TH 口1=1eoNGNDG1圖7脈沖發(fā)出裝置2、減數(shù)裝置減數(shù)裝置如圖8所示，主要元件為74LS192芯片，芯片在脈沖信號(hào)作用下執(zhí)行減法運(yùn)算，在數(shù)碼管上顯示倒計(jì)時(shí)，并用借位端控制清零。多諧振蕩器的輸出應(yīng)與74LS192的DOW管腳連接。vcc5VU1vccU31 1A 1 1.GftaC -5CD1-r1CD-LOAD-SOCLR -co1r1r11?UP d1 DOWK-TPII 1 7i-b

12、1 C I O 18I(jKey = 0 F55CM74LS192NWnot-1*-Fl19圖8減法裝置3、發(fā)聲裝置發(fā)聲裝置如圖9所示，由蜂鳴器發(fā)出滴滴滴滴和嘟的聲音。由計(jì)數(shù)器555 組成的多諧振蕩電路和單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器來(lái)控制流進(jìn)蜂鳴器的信號(hào)。圖9發(fā)聲裝置4、仿真實(shí)驗(yàn)仿真實(shí)驗(yàn)，第一模塊的輸出用示波器觀察，如圖10所示，有較小的誤差。第二模塊的輸出可以直接看出，數(shù)碼管從5遞減到0然后保持為零。第三模塊在 蜂鳴器兩端接示波器，如圖11所示，與數(shù)碼管顯示對(duì)應(yīng)著看，可以看出在數(shù)字 變化的瞬間，示波器會(huì)由低變高，過(guò)一段時(shí)間，會(huì)返回低電平狀態(tài)，然后下次數(shù) 字變化時(shí)也是如此，在高電平時(shí)蜂鳴器會(huì)“滴”的響，示波器

13、接在“嘟”蜂鳴器 兩端時(shí)，只有在變零時(shí)會(huì)變?yōu)楦唠娖?，?huì)“嘟”的響。仿真驗(yàn)證完畢。后來(lái)老師還要求我們?nèi)プ隽擞布?shí)驗(yàn)，我們也都是想去做的，然后到了實(shí)驗(yàn) 室，老師給了我們需要的儀器，各種元件，我們就開(kāi)始按照設(shè)計(jì)好的電路連起來(lái)， 大家都熱火朝天，特有氣氛，也有很多人抱怨，電腦仿真沒(méi)有問(wèn)題，但硬件實(shí)驗(yàn) 就是沒(méi)有應(yīng)該有的效果，我也遇到了這樣的問(wèn)題，我知道了實(shí)際上的東西與仿真 的結(jié)果不一定是一樣的，也許有很多誤差。圖10 一秒脈沖多諧振蕩器的驗(yàn)證時(shí)間通道通道上T90.004 ms5.000 V90.004 tnfl5.000 V0.000 sO.MOVr通ilA通道B觸發(fā)比例|5忡比例|5忡邊沿|T T IF巳 1 1V feS |0 feg |0亀平1心|vAC 1 oJEc忖AC 1, 0 | dc -1類(lèi)型正弦1標(biāo)灌1自動(dòng)1圖11流入“滴”聲蜂鳴器的信號(hào)五、總體設(shè)計(jì)電路圖總體設(shè)計(jì)電路圖如圖12所示圖12總體設(shè)計(jì)電路圖這是