《数显、声响式定时器设计.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《数显、声响式定时器设计.docx（19页珍藏版）》请在三一办公上搜索。
1、电子技术综合课程设计课程：电子技术综合课程设计题目:数显声响式定时器所属院（系）电气工程学院专业班级姓 名 学号：指导老师完成地点501实验室201年 月 日目录1. 任务书02. 前言13. 总体设计方案选择与论证24. 单元电路与总电路设计4.1 5V 电源34.2 1Hz信号源54.3倒计时与显示部分64.4 复位电路74.5 最后三秒声响部分84.6 停止电路94.7 总体电路105. 实验装调5.1方法与步骤错误!未定义书签。5.2故障及其处理105.3总结和体会10附1、总体电路图14附2、元器件清单1参考资料171. 任务书数显、声响式定时器一、任务和要求设计并制作一个数显、声响
2、式定时器，要求如下。1、 用压控陶瓷蜂鸣器作为电声元件，电路具有15秒定时功能。2、 用一个数码管即一个发光二极管表示时间计时，格式如下：O 秒个位t 秒十位初始时LED及数码管均不亮，按开关键后数码管显示5同时二极管亮，然后开始倒计时计数。3、 具有最后三秒报时功能，要求响半秒、停半秒共三下。4、 电路应具有开关复位或手动复位功能。5、 自制一秒信号源及制作本电路所用的直流稳压电源，用AC220V供电。二、提示和参考文献：数字电子技术实验任务书实验四数字电子技术实验任务书实验六直流电源参见参考资料P232. 前言在我们的生活当中时常会见到这样一种电子设备他不但会倒计时，而 且还会发出声响来提
3、醒你，其实这当中的重要部分就是数显、声响式定时 器。在许多场合中都会见到它的身影，现在各种各样的倒计时牌随处可见， 这些设备虽然在外形上各有特色，但究其功能都是实现倒计时以及在计时 快停止时对人们的提示，所以对这些设备的研究与了解对我们来说还是非 常有必要的，再加上它里面所涉及的内容绝大多数都和我们所学习的数字 电路基础技术这门专业基础课有关，因此此次倒计时计数器设计对于我们 来说是一个锻炼实际应用能力以及将理论与实践相结合的绝好机会。此次的课程设计主要针对我们在学习数字电子技术之后，如何将理论 与实际应用结合起来进行综合设计以培养我们独立分析、思考与解决实际 问题的能力以及如何将所学的课程运
4、用于实践中。3 .总体设计方案选择与论证3.1、方案一如图3.1所示，信号直接由555定时器产生（频率1HZ，占空比0.5），由74LS192 主控倒计数，JK触发器控制LED和74LS192的复位，三态门控制计数停止。555定时器图3.132、方案二如图3.2所示，信号先由555定时器产生频率为10HZ的矩形脉冲，再经过十分频， 输出频率为1Hz，占空比为0.5的矩形脉冲，由74LS192主控倒计数，JK触发器控制LED 和74LS192的复位，与门控制计数停止。图3.23.3对比选择从准确角度来说方案二要优于方案一，因为方案二时钟信号经过十分频，误差更小、 占空比更准确，但单就任务书而言，
5、方案一就足够了，并且方案一所使用的芯片少，简 单、实用，因此我们选择方案一。4 .单元电路与总电路设计4.1 5V电源任何电路都离不开电源部分，我们做的定时器也不例外，电源的好坏直接影响着电 路能否正常工作。220V交流电经过变压器变为9V，在经过整流桥整流成直流电，然后 采用三端稳压芯片7805稳压，右边两个电容是5伏电源的滤波电容。辑压，楸B稳压十二彳即直腱输出.图4.1 5V电源工作原理图图4.2 5V直流电压源TRAILFB；C2fogw *TEKTJ03.2 cTEXl图4.3 5v直流电压源仿真结果4.2 1Hz信号源由于蜂鸣器在后三秒要响半秒停半秒，所以要由555产生周期为1秒、
6、占空比为 0.5的矩形脉冲，经计算此震荡电路占空比为0.5 （波形），于是在电路中加入二极管， 这样电容充、放电所经过的电阻一样大，以达到充、放电的时间相同的效果，从而达到 占空比为0.5的效果。555定时器是一种多用途的数字-模拟混合集成电路，用它能方便的构成施密特触发 器、单稳态触发器和多谐振荡器。由于使用灵活方便，所以它在波形的变换、测量与控 制、家用电器、电子玩具等许多领域得到广泛的应用。CB555功能表如下：表4.1CB555功能表墟 人酣 出高电平被尘峻摭电平融发端心输出（蜜）放坦信VT的状志N.U0导浊1截止 J10导通2 v1不委不企图4.4 1Hz信号源电路图4.51Hz信号
7、源方针波形图4.3倒计时与显示部分使用74LS192进行减法计数，清零端接低电平，置数端接复位信号，加法计数时钟 接高电平，借位端接JK触发器的CLK端。JK触发器的J、K、R端接高电平，当JK为高 电平时，每当有时钟信号输入时，触发器的状态就会发生翻转，当9到0发生借位时， JK触发器CLK端得到一个下降沿，使当前状态翻转一次，即显示从5到0再从9到0， 5到0时发光二极管亮，9到0时发光二极管灭。 U/B LI1,，话7 4ffi- TE爪QDDiQID2QZQ3UPTCUQ5：.c LKk E317+LSlf2,展:HTIL5Z1二E 伊二 01 : LED-R.ED选择带置数清零端的J
8、K触发器进行复位，JK触发器的J、K、S端接高电平，当JK 为高电平时，每当有时钟信号输入时，触发器的状态就会发生翻转，打开电源开关瞬间， JK触发器的Rd端接低电平有效清零，待电容C1充电完成之后Rd端变为高电平，清零 无效，故保持原状态，上电复位完成；开关闭合一次，CLK端得到一个下降沿，当前 状态反转一次，使可以达到复位/计时效果。图4.7复位信号电路4.5最后三秒声响部分最后三秒信号对应的输出错误!未找到引用源。应为0011、0010、0001以及LED灭， 用或门、非门电路选出最后三秒信号，再与上占空比为1/2的时钟信号即可实现最后三 秒响半秒、停半秒的报时功能。图4.8最后三秒声响
9、部分4.6停止电路使用或门加三态门电路实现计数的自动停止功能。当计时状态为：发光二极管灭且 7段显示数码管显示为0时，通过或门，三态门控制端为低电平，三态门变为高阻态， 74LS192的时钟信号停止，所以计数停止。图4.9停止电路4.7整体电路如图所示，把所有的单元电路按照逻辑关联方式联系在一起，电路便可以从15开 始倒计时，并且后三秒半秒响、半秒停，开机或开关可复位。192的借位端控制发光二 极管在192从5到0时发光，所以借位端接JK触发器的CLK端，使其每一次从0到9 变化时，都有一次反转来控制二极管；蜂鸣器要求在后三秒半响半停，使用与门电路即 可实现。图4.10整体电路5 .实验装调5
10、.1软件介绍:Proteus是英国Labcenter公司开发的电路分析与实物仿真软件。它运行于 Windows操作系统上，可以仿真、分析(SPICE)各种模拟器件和集成电路，该软件的特 点是： 实现了单片机仿真和SPICE电路仿真相结合。具有模拟电路仿真、数字电路仿真、 单片机及其外围电路组成的系统的仿真、RS232动态仿真、I2C调试器、SPI调试器、 键盘和LCD系统仿真的功能；有各种虚拟仪器，如示波器、逻辑分析仪、信号发生器等。 支持主流单片机系统的仿真。目前支持的单片机类型有：ARM7(LPC21xx)、8051/52系列、AVR系列、PIC10/12/16/18系列、HC11系列以及
11、多种外围芯片。 提供软件调试功能。在硬件仿真系统中具有全速、单步、设置断点等调试功能， 同时可以观察各个变量、寄存器等的当前状态，因此在该软件仿真系统中，也必须具有 这些功能；同时支持第三方的软件编译和调试环境，如Keil C51 uVision2、MPLAB等 软件。 具有强大的原理图绘制功能。总之，该软件是一款集单片机和SPICE分析于一身的仿 真软件，功能极其强大Proteus组合了高级原理布图、混合模式SPICE仿真,PCB设计以及自动布线来实 现一个完整的电子设计系统。此系统受益于15年来的持续开发，被电子世界在其对 PCB设计系统的比较文章中评为最好产品一“The Route to
12、 PCB CAD”。Proteus产品 系列也包含了我们革命性的VSM技术,用户可以对基于微控制器的设计连同所有的周围 电子器件一起仿真。用户甚至可以实时采用诸如LED/LCD、键盘、RS232终端等动态外 设模型来对设计进行交互仿真。其功能模块：一个易用而又功能强大的ISIS原理布图工具；PROSPICE混合模型SPICE 仿真；ARES PCB设计。PROSPICE仿真器的一个扩展PROTEUS VSM:便于包括所有相关 的器件的基于微处理器设计的协同仿真。此外，还可以结合微控制器软件使用动态的键 盘，开关，按钮，LEDs甚至LCD显示CPU模型.1. 支持许多通用的微控制器，如PIC,A
13、VR,HC11以及8051；2. 交互的装置模型包括：LED和LCD显示,RS232终端，通用键盘；3. 强大的调试工具；包括寄存器和存储器，断点和单步模式；4.IAR C-SPY和Keil uVision2等开发工具的源层调试。5.2故障及其处理在实验中我们遇到了许许多多的问题，首先是在仿真中仿真软件的问题，刚开始 我们用的软件是multisim,把所有的电路都连接好了，但是仿真不出来，我们不断的修 改仿真电路，但是还是没有仿真出来,最后没有办法，我就换了一个软件-Proteus。用 proteus仿真一切很顺利，很快我们就把仿真电路连接好了，最后仿真的时候，按一下 仿真开始按钮的七段显示数
14、码管显示5和发光二极管亮着，然后按一下复位开关，数码 管从5-0，二极管灯亮；然后数码管从9-4, 二极管灭；然后3-1，蜂鸣器报警。最后 讨论了一下添加了几个原件，做了一些电路的修复，最后终于达到任务书的标准啦，开 始仿真的时候数码管和发光二极管不亮，按开关后一切正常运行。在做硬件的时候，我们出现的问题是比较多的，我拿到面包板的时候，不知道里 面线路的布局，我们小组通过问同学解决了这个问题，知道了面包板电路布局之后，我 们开始了元器件的布局，根据仿真的电路图，经过仔细思考，最后确定了一套元器件布 局方案。按照仿真电路的设计图，连接硬件电路。让人伤心的是，我们辛辛苦苦连接好 的电路，最后通电后
15、没有成功。总是不能自动开机复位，重新检查了连接的电路后好了。 还有就是1HZ信号源那有问题，电容的正负极接反了，而且信号源这里还不是很稳定。 倒计时电路总是随机少数字，把逻辑电路检查重新连接了好多遍都无法解决问题。在数 显部分，七段数码显示管与LED灯同时亮，但在10变为9的时候，LED灯仍然亮着， 问题出在接线时不仔细，在七段数码显示管与74LS48还有74LS192之间连接线路有误， 经过认真查找电路连线，改正后，问题解决了。在经过一遍又一遍反复地调试，最终的 结果还不是很理想，最大问题是电路不能复位，不能停止，其它部分都完成了，经过小 组人员讨论，这两个问题可能是由于某些线路出现虚接导致
16、。5.3总结和体会经过近两周的努力，我们小组终于完成了课程设计任务。和队友的合作非常融洽， 大家和我体会到了实验中的乐趣。同时深刻的了解到电源、信号源的重要性，这块对整 个电路的重要性。这次的课程设计我学到了很多，看透了很多，什么是团队.最初，我在宿舍弄仿真,弄了很久，反复的把各种电路都连接了好几遍,最后总还是一 个噩耗。一个人的最终结果告诉我不能一个人呆在宿舍弄，要和自己的团队一起弄，要 相信一个人的力量，永远赶不上一个团队的力量。由于我之前用的是multisim软件，没 有仿真出来。最后与我的队友，一块在自习室，由于大家都对proteus软件不熟悉，我和 队友一块学习这个软件,我们翻阅各种
17、资料,上网百度等等。经过愉悦的合作，成功啦， 看见自己的劳动成果，我和队友笑啦,那一刻.让我体会到了成功的喜悦。让我充满了自 信.在做硬件的时候，我们出现的问题是比较多的，我拿到面包板的时候，不知道里面 线路的布局，我们小组通过问同学解决了这个问题，知道了面包板电路布局之后，我们 开始了元器件的布局，根据仿真的电路图，经过仔细思考，最后确定了一套元器件布局 方案。按照仿真电路的设计图，连接硬件电路。让人伤心的是，我们辛辛苦苦连接好的 电路，最后通电后没有成功。总是不能自动开机复位，重新检查了连接的电路后好了。 还有就是1HZ信号源那有问题，正负极接反了。倒计时电路总是随机少数字，检查了许 多遍
18、都没有发现问题所在，百思不得其解，浪费了很多时间，后来通过请教老师才知道 是信号源不够稳定，立刻重新连接信号源，故障解除。在实现电路的自动与手动复位功 能时，开始没有一点思路，在课堂上我们都知道JK触发器的清零端可以把输出置为低 电平、电容在通电的瞬间开始充电，但是却没有能灵活运用，经过老师的讲解，把开关、 电阻、电容巧妙的连接，在通电瞬间，由于电容的充电，该点的电位从低电平缓慢的转 换到高电平，复位完成；在按动开关时，产生一个下降沿触发JK触发器，使状态电路 改变，简单的实现了电路的手动复位功能。从这里我们看出了实践的重要性，理论课固 然重要，但是只有把理论和实践相结合，我们才能真正的理解理
19、论。这次的课程设计对 我产生了很大的影响，动手才是硬道理，只有动手了你才能真正体会理论和实际的差距， 动手可以使我们更深刻的记忆和理解理论。同时这次的课程设计也提高了我独立分析、 思考与解决实际问题的能力。此外，感谢我们指导老师的悉心指导和同学的帮忙，在本次课程设计，我通过查阅 资料以及与同学的交流，并向老师请教等方式，使自己学到不少知识。特别是通过这次 课设，培养了我数字电路、模拟电路设计课程及其他课程的理论知识和理论联系实际， 应用生产实际知识解决工程实际问题的能力;在设计的过程中还培养了我们的团队精神， 小组成员对不懂的问题思考的锲而不舍的精神很是值得我学习，我们的团结力量解决了 许多个
20、人无法解决的问题;相信会对今后的学习工作生活有重要的影响。o每aHZAmne.luh-Tllll-u franzl一卜n V -Er.-rulTHzcr专山=4E1- L HITI一寸 nmH shn0寸！dE.llll-llE:M.-a.uw-路电体整彳附附2、元器件清单名称规格数量电容4.7uF 1000uF 2.2uF 100uF 10uF 10nF 1uF7电阻68K 68K 1k 1k4二极管2555振荡器178051741S1921741S471741S1121741S041741S321741S211741S1251蜂鸣器1Led发光二极管17段数码显示管共阳1变压器1整流桥1附
21、3、集成电路芯片管脚图Vcc0I1112CIJ?lieB1211;AW22g出Li7p=irAliF1M3cc51Yfl?ieng12p74ls32（2输入端四或门）74ls21（4输入端双与门）可5IDJ Ld UJ Ld Ld Ld LUG座74ls04 （六非门）C4A4Y4C3A33Al vcc116A2 2151n-31 4_gEI/R&O 413BRBI 31 2bA3 61 1GA.0 710dGND 8q一 q74ls47（BCD7段高有效译码/驱动器）L141312111。9H2346Cl Al 1 C3 A2 V? GNO74ls125（四总线三态门低电平有效）74ls192（可预置BCD双时钟可逆计数器）74ls112g f CND a 1)e d GND cD+5V七段数码显示管参考资料:数字电子技术基础第五版 阎石主编；模拟电子技术基础第四版 童诗白 华成英主编;电子元器件大全手册 上海交通大学出版社
