數(shù)電課程設(shè)計(jì)

PAGEPAGE2數(shù)子電路課程設(shè)計(jì)課題名稱：秒計(jì)數(shù)發(fā)生器及聲響提醒電路設(shè)計(jì)姓名：123學(xué)號：310808030116院系：電氣學(xué)院專業(yè)：05電子信息工程指導(dǎo)老師：王允建目錄第一章秒計(jì)時電路的設(shè)計(jì)………………31．1設(shè)計(jì)目的…………31．2設(shè)計(jì)思路…………31．3設(shè)計(jì)過程…………31．4方案論證…………31．5調(diào)試過程…………31．6電路測試…………41．7工作原理及分析…………………4第二章聲響發(fā)生器的設(shè)計(jì)………………42．1555設(shè)計(jì)電路圖及簡介…………?42．2555電路的應(yīng)用…………………?42．3模擬聲響發(fā)生器…………………42．4聲響發(fā)生器參數(shù)設(shè)計(jì)……………52．5555時鐘發(fā)生器…………………?5五秒時鐘控制裝置………………63．1主要器件74ls161的內(nèi)部結(jié)構(gòu)…………………?63．2設(shè)計(jì)總體框圖……………………63．3設(shè)計(jì)原理及其說明………………63．4兩位數(shù)碼管顯示電路……………73．5系統(tǒng)調(diào)試與結(jié)果…………………83．6結(jié)論………………93．7主要儀器…………9參考文獻(xiàn)…………………10心得體會…………………10秒計(jì)時電路的設(shè)計(jì)1設(shè)計(jì)目的熟悉數(shù)字電路的設(shè)計(jì)與制作。熟悉集成電路的引腳安排。熟悉各芯片的邏輯功能及使用方法。加強(qiáng)對555電路的綜合應(yīng)用能力和設(shè)計(jì)能力。設(shè)計(jì)思路設(shè)計(jì)555構(gòu)成的多諧振蕩電路。設(shè)計(jì)由一片74LS161構(gòu)成的顯示電路設(shè)計(jì)過程3.1方案論證秒計(jì)時電路總體方框圖如圖一所示。555芯片簡介RSTTHRTRIOUTTD0XX0導(dǎo)通1>2/3VCC>1/3VCC0導(dǎo)通1<2/3VCC>1/3VCC不變不變1<2/3VCC<1/3VCC1截止1>2/3VCC<1/3VCC1截止注明：6腳為TRC,觸發(fā)器輸入端，低電平有效。2腳為TRI，閥值輸入端，高電平有效。4腳為

ＲST,總復(fù)位端，低電平有效。7腳為DIS,放電端。5腳為CON,控制端。1腳接地，8腳接電源3腳為輸出端，TD內(nèi)部為三極管。調(diào)試過程調(diào)試R2，使Q端為1024HZ,檢測555振蕩輸出波形，讀出方波周期值：0.976ms調(diào)試RW，使占空比q為33.3%，畫出555—3的方波波形圖：電路測試測試CD4040的Q1引腳波形，并記錄頻率值：512HZ測試和估算LED發(fā)光管的暗亮?xí)r間：亮0.5秒，暗0.5秒。工作原理及分析：電路組成及原理：電路的組成：電路由555時序電路及阻容等元件組成。基本原理：由阻容電路的充放電時間形成了方波的作用，即555電路組成為多諧振蕩器，從555的Q端輸出了周期為0.976秒鐘的方波脈沖串。再經(jīng)分頻形成了占空比為50%的秒脈沖的信號發(fā)生。聲響發(fā)生器的設(shè)計(jì)1555實(shí)基電路設(shè)計(jì)圖如下所示2555時基電路的應(yīng)用由555時基電路構(gòu)成常見的最基本的典型應(yīng)用電路有：單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路，雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路，無穩(wěn)態(tài)電路，而用這三種方式的一種或多種組合起來可以組成各種實(shí)用的電子電路，如定時器，分頻器，脈沖信號發(fā)生器等。3模擬聲響發(fā)生器如上圖所示電路是由兩個多諧振蕩器構(gòu)成的模擬聲響發(fā)生器。左側(cè)振蕩器的振蕩頻率較低比如2HZ；右側(cè)的振蕩器的振蕩頻率較高比如1HZ。由于低頻振蕩器的輸出端3接到高頻振蕩的復(fù)位端4，故當(dāng)振蕩器的輸出電壓u01為高電平時，振蕩器就振蕩；當(dāng)u01為低電頻就停止振蕩，從而使揚(yáng)聲器發(fā)出間歇聲響。4聲響發(fā)生器的參數(shù)設(shè)計(jì)如圖所示，該電路由兩個雙極型555組成，均工作在多諧振蕩狀態(tài)。由圖參數(shù)不難求出兩振蕩器的振蕩頻率：F1=1/TT=1.43/（R1+RP）C1當(dāng)RP，即電位器RP的阻值在0~100K變化時，對應(yīng)的頻率為14.3HZ~1.68HZ。F2=1.43/(R4+2R5)C2=700HZ振蕩波形的占空系數(shù)由公式D=t/T來決定，故第一級振蕩波形的最大占空系數(shù)為47%.IC2受控于IC1低頻方波。當(dāng)IC1輸出為低電頻時，IC2的振蕩頻率就低；而當(dāng)IC1的輸出為高電頻時，IC2的振蕩頻率就高，因而從喇叭上就會發(fā)出“嘟嘟”的節(jié)奏音響。改變R1，R5，C2的時間常數(shù)，輸出的音響頻率也會發(fā)生相應(yīng)的改變。（1）電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)：該電路由第一個555產(chǎn)生低頻輸出送給第二個555高頻輸出，通過計(jì)算輸出頻率約為700HZ，而人的耳朵能接受的頻率范圍為20~20000HZ，故人能聽到，符合設(shè)計(jì)的實(shí)際可行。（2）元器件與參數(shù)設(shè)計(jì)：（根據(jù)公式f1=1/T=1.43/(RP+R1)C1,及f2=1.43/(2R5+R4)C4,電阻R1（10K）,RP（0~75K）,R3(5K),R4(10K),R5(100K),C1(10U),C2(0.01U),C3(0.01u),C4(100u),兩片雙級型555及功率2w內(nèi)阻為的揚(yáng)聲器組成）5555時鐘發(fā)生器Ne555是一種應(yīng)用特別廣泛作用很大的集成電路，屬于小規(guī)模集成電路，在很多電子產(chǎn)品中都有應(yīng)用。Ne555的作用是用內(nèi)部的定時器構(gòu)成時基電路，給其他的電路提供時序脈沖。Ne555時基電路有兩種封裝形式有，一是dip雙列直插8腳封裝，另一種是sop8小型封裝形式。其他hal7555，lm555，ca555分屬不同的公司生產(chǎn)的產(chǎn)品。內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作原理都相同。Ne555的內(nèi)部結(jié)構(gòu)可等效成23個晶體三極管，17個電阻，兩個二極管，組成了比較器，R3觸發(fā)器，等多組單元電路，特別是由三只精度較高5k電阻構(gòu)成了一個電阻分壓器，為上下比較器提供基準(zhǔn)電壓，所以稱之為555。555含有兩個電壓比較器，一個基本RS觸發(fā)器，一個放電開關(guān)管T，比較器的參考電壓由三只5千歐的電阻器構(gòu)成的分壓器提供。它們分別使高電平比較器A1的同向輸入和低電平比較器A2的反向輸入端的參考電平為2/3VCC

和1/3VCC。A1與A2的輸入端控制RS觸發(fā)器狀態(tài)和放電管開關(guān)狀態(tài)。當(dāng)輸入信號自6腳，即高電平觸發(fā)輸入并超過參考電平2/3VCC時，觸發(fā)器復(fù)位，555的輸出端3腳輸出低電平，同時放電開關(guān)管導(dǎo)通，當(dāng)輸入信號自2腳輸入并低于1/3VCC時，觸發(fā)器復(fù)位，555的3腳輸出高電平，同時放電開關(guān)管截止。555引腳圖介紹如下：1，地GND，2，觸發(fā)，3輸出，4，復(fù)位，5，控制電壓，6，門閥，7放電，8電源電壓。555定時器內(nèi)部框圖及引腳排列：五秒時鐘控制裝置1主要器件74ls161的內(nèi)部結(jié)構(gòu)：74ls161那個，它可以靈活的運(yùn)用在各種數(shù)字電路，以及單片機(jī)系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)分頻器等很多重要的功能，下面是74ls161的管腳圖：管腳圖簡介：時鐘CP和四個數(shù)據(jù)輸入端PO~P3清零/MR使能CEP,CET置數(shù)PE數(shù)據(jù)輸出端Q0~Q3以及進(jìn)位輸出Q0Q1Q2Q3CET下面是74ls161的功能表輸入輸出CRCFLDEFETD3D2D1D0Q3Q2Q1Q00********000010**DCBADCBA110*****Q3Q2Q1Q011*0****Q3Q2Q1Q01111****+1+1+1+1從74ls161的功能表中可以知道，當(dāng)清零端CR=0,計(jì)數(shù)器輸出Q3Q2Q1Q1立即為全零，這個時候?yàn)楫惒綇?fù)位功能。當(dāng)CR=1時且LD=0時，在CP信號上升沿作用后，74ls161輸出端Q3Q2Q1Q0的狀態(tài)一樣，為同步置數(shù)功能。而只有當(dāng)CR=LD=EP=ET=1時，CP脈沖上升作用后，計(jì)數(shù)器加1。74ls161還有一個進(jìn)位輸出端CO，其邏輯功能關(guān)系是CO=Q0*Q1*Q2*Q3*CET。合理應(yīng)用計(jì)數(shù)器的清零功能和置數(shù)功能，一片74ls161可以組成16進(jìn)制一下的任意進(jìn)制分頻器。2設(shè)計(jì)總體框圖3設(shè)計(jì)原理及其說明本電路由啟動，清零復(fù)位電路，計(jì)數(shù)電路，譯碼顯示電路等組成。啟動清零復(fù)位電路主要由U73，U75組成，其本質(zhì)是一個RS觸發(fā)器。開關(guān)1控制數(shù)字秒表的啟動和清零復(fù)位，開關(guān)2控制數(shù)字秒表的繼續(xù)暫停。開始時把開關(guān)合上，開關(guān)2打開，運(yùn)行本電路，數(shù)字秒表正在計(jì)數(shù)，此時電路為啟動。其主要工作為開關(guān)1閉合時，由U73，U75組成的RS觸發(fā)器中Q輸入為0，Q1輸入為1；在Q接一非門使其輸入為1，則整個電路正常工作，再通過74ls161計(jì)數(shù)器，由顯示器顯示。當(dāng)把開關(guān)1閉合，開關(guān)2合上。電路運(yùn)行停止，數(shù)字秒表停止工作，此時電路為暫停；當(dāng)把開關(guān)1閉合，開關(guān)2斷開，電路運(yùn)行繼續(xù)，數(shù)字秒表繼續(xù)工作此時電路繼續(xù)；當(dāng)把開關(guān)1斷開，開關(guān)2合上，電路運(yùn)行停止，數(shù)字秒表停止工作，整個電路回到原來的位置，即初始位置000000，此時電路為清零復(fù)位。本電路為秒之間5進(jìn)制電路，它是由74ls161計(jì)數(shù)器組成的分頻計(jì)數(shù)電路進(jìn)行控制。4兩位數(shù)碼管顯示電路（1）總體設(shè)計(jì)框圖如下其工作原理為：由秒脈沖發(fā)生器產(chǎn)生的秒脈沖CLK分別送給兩個74ls161的清零端9處。如圖所示輸入端3,4,5,6分別接地。U1的7和10由11,14經(jīng)過與門相與后相連。即：只有當(dāng)時11,14處產(chǎn)生一個高電頻脈沖時才能觸發(fā)U1中的14產(chǎn)生脈沖。當(dāng)U13C74LS04的ST信號分別送給U1和U2的LOAD。就可以得到TY和TY非是秒脈沖的5倍，即TL是TL非的結(jié)果是秒脈沖的25倍?？刂破魇墙煌糇儞Q的核心部分，主要是根據(jù)秒脈沖提供的脈沖信號使74ls161能夠完成二進(jìn)制的加法運(yùn)算，實(shí)現(xiàn)交通燈的轉(zhuǎn)換過程。控制器的狀態(tài)轉(zhuǎn)換表如下：Q3Q2Q1Q0紅燈綠燈0000不亮不亮0001不亮不亮0010不亮不亮0011不亮不亮0100不亮亮0101不亮亮0110不亮亮0111不亮亮1000亮不亮1001亮不亮1010亮不亮1011亮不亮1100亮亮1101亮亮1110亮亮1111亮亮5系統(tǒng)調(diào)試與結(jié)果（1）組裝調(diào)試秒脈沖電路。（2）進(jìn)行定時電路的組裝和調(diào)試。當(dāng)輸入1HZ脈沖信號時，要求電路能進(jìn)行增計(jì)數(shù)，當(dāng)增計(jì)數(shù)到111111時，能輸入電有效定時時間回到信號。（3）調(diào)試交通燈恐慌只器以及顯示部分。（4）判斷各部分電路之間的時序配合關(guān)系。然后檢查電路各部分的功能，使其滿足設(shè)計(jì)的要求。最終調(diào)試如下：當(dāng)有四次秒沖信號時，紅燈閃爍4次，緊接著綠燈閃爍4次，然后紅燈綠燈共同閃爍4次，一直循環(huán)著種動作。6結(jié)論（1）能夠?qū)崿F(xiàn)預(yù)定的功能，但是秒脈沖信號用555芯片設(shè)計(jì)有不足之處，555設(shè)計(jì)秒脈沖信號不是很穩(wěn)定，不能夠產(chǎn)生很穩(wěn)定的信號源。（2）電路之中用的芯片很多，比較繁瑣，容易發(fā)生錯誤，而且很難糾正，設(shè)計(jì)電路時必須加倍小心。7主要儀器和設(shè)備（1）計(jì)算機(jī)一臺：用于作圖和數(shù)據(jù)仿真；（2）軟件：protel99se；（3）制版設(shè)備一套；（4）各種電容，電感，電阻。（5）需自制一個5v的穩(wěn)壓電源提供電路的電源；（6）各種所需芯片：74ls161,74ls00，ne555等；8提供一個石英晶體振蕩器和分頻器夠成的秒脈沖信號發(fā)生器9心得體會這次課程設(shè)計(jì)歷時一個星期的時間，通過這一個星期的課程設(shè)計(jì)，我發(fā)現(xiàn)自己的很多不足之處，自己知識的很多漏洞，看到了自己的實(shí)踐試驗(yàn)還是比較缺乏，理論聯(lián)系實(shí)際的能力還急需提高。在課程設(shè)計(jì)過程中，光有理論知識是不夠的，還必須懂一些實(shí)踐中的知識。這次的課程設(shè)計(jì)業(yè)看到了團(tuán)隊(duì)的力量，我們必須要互相