電子技術課程設計 可預置定時電路

1、電子技術課程設計-可預置定時電路學院 專業(yè)班級 姓名 學號 指導教師 目 錄 HYPERLINK l 設計內容及要求 一、設計任務與要求 HYPERLINK l 設計內容及要求 3 HYPERLINK l 總體框圖 二、總體框圖 HYPERLINK l 總體框圖 3 HYPERLINK l 選擇器件 三、器件選擇 HYPERLINK l 選擇器件 4 HYPERLINK l 功能模塊 四、功能模塊 HYPERLINK l 功能模塊 8 HYPERLINK l 總體設計電路圖 五、總體設計電路圖 HYPERLINK l 總體設計電路圖 14 HYPERLINK l 實驗結果及分析 六、實驗結果及

2、分析 HYPERLINK l 實驗結果及分析 15 HYPERLINK l 心得體會 七、心得體會 HYPERLINK l 心得體會 15 HYPERLINK l 參考文獻 八、參考文獻 HYPERLINK l 參考文獻 16可預置定時電路設計報告一、設計內容及要求： 1、任務：設計一個可預置定時電路。2、要求：a. 設計一個可靈活預置時間的計時電路，要求具有時間顯示功能，能準確的預置和清零。b. 設置外部開關，控制計時器的直接清零、啟動和暫時連續(xù)計時。c. 要求計時電路遞減計時時，每隔一秒，計時器減一。d. 當計時器遞減時間到零（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。二、

3、總體框圖本設計主要由四大模塊電路構成：計數(shù)器、顯示器、音響電路、控制電路。計數(shù)器功能是用兩個可預置數(shù)減法計數(shù)器組成，實現(xiàn)從99減到0秒，該計數(shù)器可以由兩塊MSI計數(shù)器構成，一塊十進制，一塊六進制，組合起來就構成六十進制計數(shù)器，這里用的是兩片74LS192；仿真和硬件操作中都可以直接接七段數(shù)碼顯示譯碼器。 仿真和硬件操作中沒有音響,所以用發(fā)光二極管代替。控制電路實現(xiàn)的功能有啟動，暫停/連續(xù)，譯碼顯示電路的顯示，滅燈?？刂破麟S著計數(shù)器計數(shù)的狀態(tài)發(fā)生改變，計時期間，用電器開關斷開，當計時完畢時，用電器開關閉合。計數(shù)器：對時鐘信號進行記數(shù)并減位,秒和秒之間10進制,顯示器：采用2片LED顯示器把各位的

4、數(shù)值顯示出來，是計數(shù)器最終的輸出，有秒； 控制器：控制電路是對計數(shù)器的工作狀態(tài)（記時開始/暫停/繼續(xù)/復位等）進行控制的單元，可由觸發(fā)器和開關組成。本實驗中，我主要設計的是秒的計數(shù)，即課程設計要求中的1、2兩點，實現(xiàn)計數(shù)器和顯示器；并設計開機和節(jié)結束置數(shù)的控制器來實現(xiàn)計數(shù)器的置數(shù)和減計數(shù)。所參考的原理框圖如下： 秒脈沖發(fā)生器秒計數(shù)器譯碼|顯示電路控制電路報警電路信號可預置定時電路的原理框圖三、選擇器件1、74LS04是6非門(反相器)，它的工作電壓是5V，它的內部含有6個coms反相器，74LS04的作用就是反相把1變成0。 74LS04六個獨立的反相器（6個非門）。它的功能表：引腳功能：輸入

5、是A，輸出是Y，6個相互獨立倒相。供電電壓5V，電壓范圍在4.755.25V內可以正常工作。門數(shù)6，每門輸入輸出均為TTL電平（2v高電平）,低電平輸出電流-0.4mA,高電平輸出電流8mA。2、74LS00是常用的2輸入四與非門集成電路，他的作用很簡單顧名思義就是實現(xiàn)一個與非門。它的功能表如下：Vcc 4B4A 4Y 3B3A 3Y _14 13 12 11 10 9 8 Y = AB ） 2輸入四正與非門 74LS00 1 2 3 4 5 6 7 1A 1B 1Y2A 2B2Y GND 74LS00真值表：A1 B=1 Y=0A0 B=1 Y=1A1 B=0 Y=1A0 B=0 Y=13、

6、74LS10管腳圖74LS10引腳圖：Vcc 1C 1Y 3C 3B 3A 3Y 14 13 12 11 10 9 8 Y = ABC ） 3輸入三正與非門 74LS10 1 2 3 4 5 6 7 1A 1B 2A 2B 2C 2Y GND四、功能模塊1譯碼顯示電路 選用器件時應注意顯示譯碼器和顯示器的相互配合。一是驅動功率要足夠大，二是邏輯電平要匹配。例如，采用共陰型LED數(shù)碼管應選“譯中”為高電平的譯碼器；高電平驅動LED數(shù)碼管時不能用普通TTL譯碼器，應選用功率門或者OC門。2開關啟/?？刂齐娐贩蓝秳娱_關電路由于機械開關的機械振動不適合對反應速度極快的門電路進行控制， 否則會發(fā)生誤操作

7、，所以應加防抖動電路產生穩(wěn)定的0/1輸出。啟/?？刂齐娐樊?Q1=1（開關置于啟動位置）時，秒CP可加進秒計數(shù)器；Q1=0（開關置于暫停位置）時，秒CP被封鎖；CP為固定“1”，則計時停止。Q2為時間結束時發(fā)出的控制信號：當Q2=0時，計數(shù)器計時；當Q2=1時，計時器停止計數(shù)。清零電路若選用加法計時，則當計到全場X秒后，要繼續(xù)開始新的一次計時，必須清零。開機時要求清零，可選用RC電路來實現(xiàn)，如圖:3、置數(shù)電路開機置數(shù)電路設計的電路要求開機能正確置數(shù)，可以選用RC電路的瞬態(tài)響應來實現(xiàn)。開機時由于電容兩端電壓不能突變，則上圖中初始電壓Uc1（0）=0V，反相后若置數(shù)信號要求高電平有效，可利用這個高

8、電平信號去置數(shù)。經過一段時間后，Uc1充電至高電平，經反相后，置數(shù)信號將不再起作用，應許進行計時。若置數(shù)信號要求低電平有效，則可將R、C互換。采用非門是為了加一級門電路隔離干擾，提高抗干擾能力。 R、C參數(shù)的選擇要考慮兩個因素：延遲時間和器件對高低電平的要求。若RC太小，則置數(shù)不可靠，因為時間太短，來不及動作。若RC時間常數(shù)太大，會使開機高電平置數(shù)圖中的Uc1無法充電至高電平范圍（2、7）；或會使開機低電平置數(shù)電路中的Uc2無法達到要求的低電平范圍，兩種情況都會使置數(shù)一直進行，無法正常進行計時。時間結束電路上圖四所示電路，根據(jù)減法計數(shù)器的特點，當計時器減至 “00”秒時，定時結束，應取出一個控

9、制信號來。所選器件74LS192的邏輯功能可知，計時器減至0時其借位輸出端BO的后半個周期會出現(xiàn)低電平，將分計時器十位D觸發(fā)器的Q端和分計時器個位及秒計時器的三個74LS192的借位輸出BO相“或”，就得到低電平有效的“定時結束”控制信號，利用此信號使Q2置1，表示定時結束。 利用Q2=1可以控制計時器置初始值、音響電路發(fā)聲、計時器暫停工作。然后將鈕子開關K撥至暫停位置可以使Q2恢復為0，不再置初始值從而允許計時開始，停止音響提示、允許計時器工作。當休息時間到后，用鈕子開關K撥至啟動位置，又可開始新的計時。這樣每次定時結束時，用鈕子開關關斷聲音，下一次定時時再用鈕子開關啟動。每次定時結束置數(shù)電

10、路計數(shù)器只在開機時置數(shù)1，而計時器在開機時置“99秒”，還在每次定時結束后也應該置數(shù)，來保證下一定時的順利進行。由下圖可知：開機置數(shù)（Yc1=1）與節(jié)時間到置數(shù)（Q2=1）的邏輯關系為相“或”。選用或門及非門實現(xiàn)相應的控制。3音響電路音頻振蕩器音頻振蕩信號VS可為正弦波或矩形波，一般800-1000HZ，可選用多種方案實現(xiàn)，如RC環(huán)形振蕩器、自激對稱多諧振蕩器、555集成定時器構成的振蕩器等。門控電路及喇叭電路圖六所示的門控電路及喇叭電路，利用TTL的功率門或OC門直接驅動小功率喇叭發(fā)聲。CP1是周期1S的矩形波，則會產生隔半秒的嘟聲，Q2是每次定時的時間結束控制信號。報警電路報警電路可用55

11、5定時器構成，也可用發(fā)光二極管代替。用555定時器需要構成振蕩器，相對于用發(fā)光二極管比較復雜。4、安裝調試安裝完成一部分單元電路后，應先調試該單元電路功能，正常后再與其他的單元電路連接起來，最后統(tǒng)一調試。調試步驟如下：主電路顯示電路-譯碼電路-六十進制和二十進制的減法計時器、十進制的加法計數(shù)器開關啟/?？刂齐娐贩蓝秳娱_關電路-啟/?？刂破髦脭?shù)電路開機置數(shù)電路通過開關機，檢查是否可靠實現(xiàn)開機置數(shù)功能，并且將開關置啟動位置，檢查是否實現(xiàn)了十二進制減法計數(shù)器和四進制加法計數(shù)器。每次定時的時間結束電路先檢查當計數(shù)器減至 “00”秒時，即Q2是否置為1，計時器是否暫停工作。然后將鈕子開關K撥至暫停位置，

12、觀察Q2是否恢復為0；再將鈕子開關K撥至啟動位置，觀察是否計時器開始計時。每次定時的時間結束置數(shù)電路應當先檢查計時器減至 “00”秒時，即Q2置數(shù)為1時，計時器是否置初始值。然后將鈕子開關K撥至暫停位置后再啟動，觀察是否計時器開始倒計時。音響電路音頻振蕩器-門控電路-喇叭電路五、總體設計電路圖 總體電路原理圖如圖所示，當開關A接右時，經防抖動開關輸出為低電平，經過與門，仍為低電平，則LD=0，實現(xiàn)置數(shù)；開關A接左時，輸出為高電平。圖中的暫停/連續(xù)開關由空格鍵控制，當接右時，經防抖動開關輸出為1，BO無借位時輸出為1，有脈沖時為1，經三輸入的與非門為0，再經與非門為1，所以能正常工作；當開關接左

13、時，經防抖動開關后為0，經兩個與非門仍為0，實現(xiàn)暫停計時。控制電路由兩片74LS192組成，用74LS192來控制計數(shù)器99遞減計時，在控制電路中用A和空格分別來控制電路的啟動、暫停/連續(xù)或是停止工作。在這當中CP的作用也是不同的，當A和空格為“1”時，CP經非門為0，LD為1，電路開始計時，當A為“0”時，CP=1，有清零功能，LD=0，有置數(shù)功能，電路不工作并置數(shù)，顯示器就為“1” “2” “0” “0”。當空格置為“0”時，計時器暫停工作，則CP停止工作。當空格為“1”時，CP繼續(xù)工作。六、實驗結果及分析1、撥動開關，當A=0時重新置數(shù)，當A=1時開始計數(shù)。當按空格鍵輸出為0時暫停，當按

14、空格鍵輸出為1時繼續(xù)。2、當計時器從99秒遞減到0秒時，數(shù)碼顯示器不滅燈，同時發(fā)光二極管發(fā)光報警。3、手動控制K1和K2實現(xiàn)暫停和連續(xù)功能。4、在MULTISIM中進行仿真用Multisim2001進行模擬仿真，按照實驗設計好的電路在Multisim2001中進行放置元件、設置電路參數(shù)、連接各元件，然后進行功能測試，經幾次修改布線錯誤最終仿真成功。其中也出現(xiàn)些不可避免的誤差，例如剛開始時不能實現(xiàn)六十進制。5、實驗連線時比較成功。七、心得體會這次的課程設計,學生可以選擇老師的題目，也可以自己命題,很有趣味,同時也可以學到很多東西. 我認為,在這個學期的課程設計中,收獲頗多，在此過程中,我們通過查找大量資料,請教老師,以及不懈的努力,不僅培養(yǎng)了獨立思考,動手操作的能力,在各種其它能力上也都有了提高.更重要的是,在實驗課上,我們學會了很多學習的方法.而這是日后最實用的,真的是受益匪淺.要面對社會的挑戰(zhàn),只要不懈的努力，任何事情都會做到很好。通過這次課程設計使我懂得了理論與實際相結合是很重要的，只有理論知識是遠遠不夠的，只有把所學的理論知識與實踐相結合起來，從理論中得出結論，才能真正為社會服務，從而提高自己的實際動手能力和獨立思考的能力。在設計的過程中遇到問題，可以說得是困難重重，這畢竟第一次做的，難免會遇到過各種各樣的問題，同時在設計的過