数显声显倒计时器课设报告.docx

《数显声显倒计时器课设报告.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《数显声显倒计时器课设报告.docx（25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:数显声响倒计时器所属院（系）物电学院 专业班级电子1104姓 名_ 学号：指导老师王婷完成地点电信工程系实验室2013年09月20日数显、声响倒计时电路设计一、任务及要求：设计并制作一个数显、声响式倒计时电路。要求如下：1、电路具有1099秒可预置定时功能。2、有两个数码管显示计时时间，用一只LED指示计时开始与结 束。按预置/开始按钮，数码管显示定时时间，LED不亮；再按预置/ 开始按钮，LED亮，倒计时开始。3、倒计时结束时，计数器停止计数，LED不亮。4、电路具有开机预置数功能。5、电路具有最后三秒报时功能，要求响半秒、停半秒，共三

2、次。 用压控陶瓷蜂鸣器作为电声元件。6、自制本电路所用的直流电源和一秒信号源。二、参考资料：数字电子技术实验任务书实验四及实验六电子技术基础课程设计资料1. 相关方案设计及选择41.1方案一41.2方案二41.3方案的选择42. 理论设计单元电路52.1 5v电压源52.1.1降压电路52.1.2整流电路52.1.3滤波电路52.1.4稳压电路52.2 1s信号源62.2.1 555定位器的引脚排列62.2.2 555定位器的几种功能62.2.3 555定位器制成多谐振荡器72.3复位装置82.4倒计时及停止装置92.4.1 倒计时92.4.2倒计时停止装置132.4.3倒计时及停止装置的连接

3、142.5报警装置153. 总电路的仿真与实物制作163.1软件介绍163.2软件仿真163.3实物制作的故障及处理163.3.1 1s 信号源174. 总结与体会18参考文献21附录122附录2241. 相关方案及选择1.1方案一图1.11.2方案二图1.21.3方案的选择此次制作的数显、声响倒计时需要在00的时候停止计时，而74LS190没有置零端口，要想在00停止倒计时会使电路更复杂。因此选择有置零控制端口的192芯片来进行倒计时，即选择方案二。2 .理论设计一单元电路设计2.1 5V电压源电路2.1.1降压电路。直流电压源的输入端接220V的交流电网电压，一般情况下，所需直流电压的数值

4、和交 流电压有效值相差较大，因而需要电源变压器进行降压。在对交流电压进行降压处理时，电 路采用变压器直接变压的方法，输出16V交流电压。2.1.2整流电路整流电路一般分为半波整流和全波整流。半波整流相对于全波整流而言，在相同的变压 器的副边电压下对二极管的参数要求是一样的，并且还具有输出电压高、变压器利用率高、 脉动小等优点，因此得到相当广泛的应用。其中桥式整流最为常用，单相桥式整流电路课将 变压器副边电压从交流转变为直流电压。鉴于以上优点，本设计采用了桥式整流的方法。2.1.3滤波电路电容滤波电路是最常见并且最简单的滤波电路，在整流滤波电路的输出端（即负载电阻 两端）并联一个电容即得到电容滤

5、波电路。滤波电容容量较大，利用其充放电作用，使输出 电压趋于平滑。滤波电路需要3300uF、0.01uF电容各一个。2.1.4稳压电路稳压电路有稳压二极管型稳压电路、串联型稳压电路和集成稳压器电路等多种类型。为 使电路简单化、高效化、稳定化，我们采用了集成7805稳压器型稳压电路进行稳压，为后 面的一切电路提供了稳定的5V直流电压。综上所述，整体电源设计思路为：220V/50HZ k交流电源 16V电源变压器 整流电路 滤波电路 稳压电路输出+5V直流电压。: TE：-：7R-图2.1 5V电压源电路2.2 1s信号源：利用555集成定时器，构成占空比为50%的多谐振荡器，用于产生周期为1s的

6、矩形方波。2.2.1 555定时器的引脚排列：其中管脚1（GND）为接地端；管脚2（TR）为低电 图2.2 555定时器管脚图平触发端（1/3）；管脚3（Vo）为输出端；管脚4为复位端；管脚5为控制电压输入端，可改变上、下触发电位，不用时接0.01 mF电容倒地；管脚6（TH）为高电平触发端（2/3Vcc），也称阀值端；管脚7（D）为放电端；管脚8（Vcc=5V18V）电源端。1 - GND2 - Trigger3 - Output4 - Reset5 - Control voltage6 - Threshold7 - DischargeB - Vcc表2.1555定时器功能表蟾 A出高电平触

7、爰端（财柢电平触发端（Ba皿位用输出（）放电管VT的我态 U-导通3电11截止 4rcc1。-导通1不变不受2.2.2 555定时器的几种功能：1）只要RD=0，无论两个触发端为何状态，输出端Vo=0。2）当RD=1，高电平触发端TH2/3Vcc，低触发端TR1/3Vcc时，D放电管导通，输出端 Vo=0。3）当RD=1，低触发端TR1/3Vcc，D放电管截止，输出端Vo=1.。4）当RD=1，而低触发端TR和高电平触发端TH的电平在1/3Vcc到2/3Vcc之间时，输 出保持不变。2.2.3 555定时器制成多谐振荡器多谐振荡器是一种自激振荡器，接通电源后不需外加触发便能产生矩形脉冲我们用5

8、55定时器构成多谐振荡器的原理很简单，只要将施密特触发器的反相输出端经 RC积分电路接回输入端即可。当接通电源以后，因为电容上的初始电压为0,所以输出为高电 平,并开始经电阻R向电容C充电，当充到输入电压为Vi=Vt+时,输出电压跳变为低电平,电 容C又经过电阻R开始放电。当放至Vi=Vt-时,输出电位又跳变为高电平,电容C重新开始 充电，如此周而复始，电路便不停的振荡.由Vc的波形求得电容C的充电时间T1和放电时间 T2各为T1= (R1+R2) CLn【(Vcc-VT-)/(Vcc-VT+)】=(R1+R2)CLn2T2=R2CLn 【(0-VT+)/(0-VT-)】=R2CLn2振荡周期

9、为 T=T1+T2=(R1+2R2)CLn2振荡频率为f=1/T=1/【(R1+2R2)CLn2】通过改变R和C的参数即可改变振荡频率。输出脉冲的占空比为 q=T1/T=(R1+R2)/(R1+2R2)。为了得到占空比为50%的脉冲，可采用占空比可调的可调电路。 电容的充电电流和放电电流流经不同的路径，充电电流只经过R1，放电电流只经过R2，因 此电容充电时间变为T1=R1CLn2而放电时间变为T2=R2CLn2，故输出脉冲占空比为q=R1/ (R1+R2)取R1=R2则可得到占空比为50%的信号源。经以上分析及计算R1=R2=72kQ ,C=10uF。 同时考虑到实际中不可能存在两个阻值完全

10、相等的电阻，因此在R1和R2之间可加入一个 10kQ的电位器，通过调节电位器已达到R1、R2阻值完全相等的目的。图2.3 1s信号源电路图2.3复位装置图2.4 74LS76管脚图其逻辑功能如下表:表2. 2 74LS76逻辑功能表JKQ*状态00Q保持010置 0101置 111Q 一翻转图2.5开机复位电路图2.4倒计时、译码，显示及停止装置2.4.1倒计时减法计数器：使用的74LS192芯片，它是同步十进制计数器，共16个管脚，可以组成 加法计数器和减法计数器，有两个控制端子，当CPu遇到上升沿，CPd高电平（或悬空）， 芯片进行加法计数；当CPu置高电平（或悬空），CPd遇到上升沿，芯

11、片进行减法计数。表2.3 74LS192芯片的功能CP CP ny- CRQ 3 Q 2 Q1 Q 0XXX10000XX00D D D Df110加法计数1f10减法计数1110保持CR为异步清除端，LD为异步置数端，数据输入端D3、D2、D1、D0分别接逻 辑开关，输出端D、D、D、D接实验设备的一个译码显示输入相应插口 D、C、B、 3210A； CO和BO接逻辑电平显示插口。清除：令CR=1，其他输入为任意态，这时D D D D =0000，译码数字显示为0，3210清除功能完成后，置CR=0.置数：CR=0，CP、CP任意，数据输入端输入任意一组二进制数，令力=0，观察 UD计数译码

12、显示输出，预置功能完成后，置L_ =1.加计数：CR=0，LD = CPd =1，CP接单次脉冲源。输出状态发生变化在。尸。的上 升沿。减计数：CR=0，LD = CP =1，CPd接单次脉冲源。输出状态发生变化在CPD的上 升沿。利用74LS192实现1099倒计时功能。74LS192具有双时钟输入并具有清除和预置数功能。74LS192控制端说明Cdn -减计数脉冲输入Cup-增计数脉冲输入CO -非同步进位输出端BO -非同步借位输出端D1、D2、D3、D4 -计数器输入端QA、QB、QC、QD -数据输出端接线时，Cup或Cdn接单脉冲或1Hz时钟脉冲信号。输出端QD、QC、QB、QA接

13、 数码管。其余的控制信号和输入信号接逻辑开关，LD对低电平有效Vcc DI CLR BO CO LD D3 D4 -I6U15U14U13U12U11U1CHTLD2 Qb Qa Cdn Cup Qc Qd GND图2.6管脚图译码器：选用的74LS48芯片，它是一种常用的七段数码管译码器驱动器，常用在各种 数字电路和单片机系统的显示系统中。输出端（YaYg）为高电平有效，4个基本输入端D、 C、B、A分别对应输入十进制数BCD码的高位到低位，7个基本输出端a、b、c、d、e、f、 g分别对应于7段二极管，可驱动灯缓冲器或共阴极VLED。显示译码/驱动器不仅具有将 8421BCD码译成a、b、

14、c、d、e、f、g这7段输出的译码驱动功能，还具有消隐（BI）和试 灯 （LT）的辅助功能。B匚C匚LT匚BI/RBO 匚744S匠曰I匚74LS48 口 匚A匚GND匚BCD段译码器驱哉I器图2.7 74LS48管脚图表2.4 74LS48功能表SN54/74LS4S输出输入经过74LS48驱动译码后的信号传入七段共阴数码管中，显示相应数值。连接如下图所 示：该电路为99秒倒计时电路，U2为高位片，U1为低位片，经7448译码后得到相应的十 位数值与个位数值（右上角为十位，右下角为个位）。在低位片的减法计数端口 DN端口输入 脉冲，再将低位片的借位输出端与高位片的DN相连，使两片192级联；

15、MR端口接低电位， 静止其清零影响计数器正常工作；置数端口 PL与置数开关相连，以方便电路的复位。192 连接好后将输出端与7448相应的输入端口相连，再将数码管连接起来。当置数开关接地时， 电路置数为99,当开关接高电平时，电路开始倒计时。图2.8倒计时电路2.4.2倒计时停止装置使电路再倒计时结束时能停止在00，而不是返回99继续倒计时，使用了 D触发器，将端口 D与Q相连，使输出信号翻转，当电路在倒计时时，D保持高电平；当计时到00时， 高位片会向更高位片发出借位信号，即U2的TCD端口会形成一个上升沿，使D触发器的输 出信号发生翻转，变为高电平，高电平信号输入到MR端口，而清零端口 M

16、R为高电平有效， 由此使电路清零，并保持在00状态，即使电路倒计时到00时停止倒计时。电路图如下所示图2.9倒计时停止电路2.4.3倒计时及停止装置的连接将图2.8,图2.9连接起来，并加入控制灯熄，亮的控制电路，即形成了倒计时及停 止装置。如下图图2.10倒计时及停止装置或非门只有输入为“0”、“0”才出会输出“1”,其余输出均为“0”；与非门只有输入为“1”、“1”才会输出“0”，其余输出均为“1”；或门只有输入为“0”、“0”才会输出“0”，其余输出均为“1”；与门只有输入为“1”、“1”才会输出“0”，其余输出均为“1”。图示门电路的作用就是保证当电路在进行倒计时的时候最后一个与门输出

17、高电平，使发 光二极管导通，灯亮；当电路置数在99时，与门输出低电平，发光二极管不导通，灯灭； 当电路停在00时，与门输出低电平，发光二极管不导通，灯灭。2.5报警装置根据任务书的要求，设计电路应具有最后3秒报时功能，即要求响半秒、停半秒共三下。 这一功能实现的思路是：最后三秒响，那么就将最后三秒的信号取出；其半秒信号的报时可 由信号源控制，因为信号源是一个占空比为50%的1s信号源，其波形中1秒的周期内有半 个周期T即半秒的时间是高电平，那么高电平就可以驱动蜂鸣器报警。所以报时电路是由2 个或非门、3个与门以及2个与非门组成。其中一个双线或非门接个位片的Q3、Q2端，另 一个双线或门接个位片

18、的Q1、Q0端，其中的一个双线或门的输出和信号输入一个双线，另 一或门的输出接一个与非门之后输出M，其中一个JK触发器的输出和一个高电平接入另一 个与非门的输入，输出与M接剩下的一个双线与门，上述的两个双线与门的输出接剩下的 一个与门，输出接蜂鸣器。实现报警功能。如图U1D0Q0D1Q1D2Q2D3Q3UPTCUDNTCDPIU2DOQOD1Q1D2Q2D3Q3UPTCUDNTCD_PL_MR图2.11报警电路3. 总电路的仿真与实物制作3.1软件介绍Proteus软件是一种低投资的电子设计自动化软件，提供可仿真数字和模拟、交流和直流 等数千种元器件和多达30多个元件库。Proteus软件提供

19、多种现实存在的虚拟仪器仪表。此 外，Proteus还提供图形显示功能，可以将线路上变化的信号，以图形的方式实时地显示出 来。这些虚拟仪器仪表具有理想的参数指标，例如极高的输入阻抗、极低的输出阻抗，尽可 能减少仪器对测量结果的影响，Proteus软件提供丰富的测试信号用于电路的测试。这些测 试信号包括模拟信号和数字信号。提供Schematic Drawing、SPICE仿真与PCB设计功能， 同时可以仿真单片机和周边设备，可以仿真51系列、AVR、PIC等常用的MCU，并提供周 边设备的仿真，例如373、led、示波器等。Proteus提供了大量的元件库，有RAM、ROM、 键盘、马达、LED、

20、LCD、AD/DA、部分SPI器件、部分IIC器件，编译方面支持Keil和 MPLAB等编译器。3.2实验仿真根据总体电路图及相关集成芯片的管脚图连接好电路，采用单元电路调试发对电路各个 部分分块进行试，这样比总体电路的调试要容易的多。装调步骤如下：1、电源的制作与调试。2、1秒信号源的连接于调试。3、倒计时译码显示的连接和调试。4、计数器的连接和调试。5、报警电路的连接和调试。当5部分调试完成后，将各个部分按照设置的总体图连接起来，必须仔仔细细的接线， 在接线中连接好每条线路的起点与终点，要对整体进行布局，使其看起来简洁清晰，这也为 后面的检查线路做了好的准备。仿真的过程中我们也出现了一些错

21、误，但都很快的迎刃而解 了，毕竟仿真是在理想的情况下进行的。仿真完成后就去领取器材，然后开始连接实物图。总体仿真电路图:见附录一.3.3实物制作的故障及处理3.3.1 1秒信号源的连接与调试：波形不是矩形波按照设计好的信号源电路连接好电路，。检查无误后接通+5V的电源。555的输出端与示 波器相连，发现波形不是矩形波，并且有严重杂波，刺波原因：断开电源，检查电路，发现有一个二极管反接解决：将反接的二极管更正，接上电源，调试示波器，矩形波正常。4. 总结与体会三周的课设充实的结束了，告别了属于我们三周的实验室，走出了 501这栋充斥着浓郁 学术气息的圣地，留给我们的是那在一起并肩作战的时候，一起

22、克服困难的时候，我们每一 个人都体验到了团队的力量，也分享到了那犹如温泉板得胜利的喜悦。生活就是这样，汗水 预示着结果也见证着收获。劳动是人类生存生活永恒不变的话题。通过实习，我才真正领略 到“艰苦奋斗”这一词的真正含义，我才意识到老一辈电子设计为我们的社会付出。我想说， 设计确实有些辛苦，但苦中也有乐，在如今单一的理论学习中，很少有机会能有实践的机会， 但我们可以，而且设计也是一个团队的任务，一起的工作可以让我们有说有笑，相互帮助， 配合默契，多少人间欢乐在这里洒下，大学里一年的相处还赶不上这十来天的合作，我感觉 我和同学们之间的距离更加近了；我想说，确实很累，但当我们看到自己所做的成果时，

23、心 中也不免产生兴奋；正所谓“三百六十行，行行出状元”。我们同样可以为社会作出我们 应该做的一切，这有什么不好？我们不断的反问自己。也许有人不喜欢这类的工作，也许有 人认为设计的工作有些枯燥，但我们认为无论干什么，只要人生活的有意义就可。社会需要 我们，我们也可以为社会而工作。既然如此，那还有什么必要失落呢？于是我们决定沿着自 己的路，执着的走下去。在设计中遇到了很多问题，最后在老师的指导下，终于游逆而解。在今后社会的发展和 学习实践过程中，一定要不懈努力，不能遇到问题就想到要退缩，一定要不厌其烦的发现问 题所在，然后一一进行解决，只有这样，才能成功的做成想做的事，才能在今后的道路上劈 荆斩棘

24、，而不是知难而退，那样永远不可能收获成功，收获喜悦，也永远不可能得到社会及 他人对你的认可！课程设计诚然是一门专业课，给我很多专业知识以及专业技能上的提升， 同时又是一门讲道课，一门辩思课，给了我许多道，给了我很多思，给了我莫大的空间。同时，设计让我感触很深。使我对抽象的理论有了具体的认识。通过这次课程设计，我掌握了 常用元件的识别和测试；熟悉了常用仪器、仪表；了解了电路的连线方法；以及如何提高电 路的性能等等。电子设计，是以学生自己动手动脑，并亲手设计、制作、组装与调试为特色的。它将基 本技能训练，基本工艺知识和创新启蒙有机结合，培养我们的实践能力和创新精神，。作为 信息时代的大学生，仅会书

25、本理论是不够的，基本的动手能力是一切工作和创造的基础和必 要条件。通过本次实习，将书本上学到的知识应用于实践，学会了一些电子电路仿真设计能力 虽然过程中遇到了一些困难，但是在解决这些问题的过程无疑也是对自己自身专业素质的一 种提高与肯定。此次设计不仅增强了自己在专业设计方面的信心，鼓舞了自己，更是一次兴 趣的培养。我们生活在一个讲究团队合作的社会里。通过团队的协作，也培养了我们团结互 助，相互协调的团队合作能力。通过大家的努力，我们共同完成了小组的任务，大家集思广 益，各抒己见，共同把一个个问题解决。虽然辛苦，但是我们也享受着这次课程设计中给我 们带来的乐趣，那就是自己亲自动手解决好实际问题，

26、虽然我们做的还不够，但是我们也算 是迈出了艰难的一步。我们学习理论知识的最终目的还是要走向实际运用，通过这种模拟 式的学习，我们加深认识到理论与实践的差异。通过这个课程设计，我们大家把整个学习阶 段的各种学科知识窜联在一起，更好地认识到学习是一个系统工程。我们的每一个环节都是 在为以后的实践环节做铺垫，我们的每一个环节都是要有所掌握才可以顺利完成任务。通过这样的实践活动，我们还可以充分发挥自己的主观能动性，因人而异，合理分配任 务，团结协作，一起朝着任务的方向不断地奋斗，大家都很辛苦，各自完成自己负责的那部 分工作。我们都深感动手起来遇到的各种问题都要亲自去解决是一件很不容易的事情，同时 我们

27、也在实践过程中修复了以往学习的很多漏洞。我们也得到了不同程度的完善和提升。希 望以后能多举行多参与这类型的实践活动。把理论知识结合到实践层面去，理论结合实际学 习才会更有声有色。要把我们学到理论知识的真正利用到生产实际中还需要大量的实践和运 用。通过三个星期的学习，使我对电子方面的理论有了更深的了解。了解到了组装普通元件 与电路元件的技巧。这些知识不仅在课堂上有效，在日常生活中更是有着现实意义，也对自 己的动手能力是个很大的锻炼。在实习中，我锻炼了自己动手能力，提高了自己解决问题的 能力。通过本次实习培养了我理论联系实际的能力，提高了我分析问题和解决问题的能力， 增强了独立工作的能力。最主要的

28、是收获颇丰。另外在这次实验中我们遇到了不少的问题，最终一一解决了遇到的问题。在我们遇到不 懂的问题时，利用网上和图书馆的资源，搜索查找得到需要的信息。和队友之间相互讨论， 明白了团队合作的重要性。这次的制作也让我们感受到，我们在电子方面学到的只是很小的 一部分知识，我们需要更多的时间来自主学习相关知识。通过这次课程设计，我们从中却得 到了更多的心得体会并且对理论知识掌握更加牢固。以下是我这次课程设计的总结体会：（1）、在组装整个电路时，要提前有一个总体的设计与规划，这样可以防止在连接电 路时布局不够而导致反复摘装电路而浪费时间，同时也不好检查。（2）、在自己连接线路时，应该一个一个模板的连线，

29、并在一个模板连线完成后进行 各部分的检查与测试。开始我们就是把整个电路连完了，发现并不能正常工作，也不知道时 哪个模板出现问题，只好拆下来重新连线，这耽误了耽误了我们很多时间。（3）、要善于思考，认真分析检查，不要盲目的判定错误的原因，理论联系实际，尽 可能的翻阅资料，认真检查。（4）、团结协作的精神。一个人的力量再大，他也需要合作展现自己的价值，而与他 人合作可以取其长补其短，在为了同一个目标共同努力的过程是最可贵的，我相信在以后的 工作学习中我会更重视合作。同时也让我学会了一下几点：1、了解了常用器件的原理和应用，以及常用器件使用的注意事项及各种测试中不同器件的 选择方法和使用方法。2、培

30、养了我们具用综合应用相关知识来解决测试问题的基础理论，并且让我们学会了 怎样把理论和实践结合起来的方法；3、培养了我们在实践中研究问题，分析问题和解决问题的能力；回顾起此课程设计，至今我仍感慨颇多，从理论到实践，在这段日子里，可以说得是苦 多于甜，但是可以学到很多很多的东西，同时不仅可以巩固了以前所学过的知识，而且学到 了很多在书本上所没有学到过的知识。通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很 重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中 得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。在设计 的过程中遇到问题，可以说得是困难

31、重重，但可喜的是最终都得到了解决。实验过程中，也对团队精神的进行了考察，让我们在合作起来更加默契，在成功后一 起体会喜悦的心情。果然是团结就是力量，只有互相之间默契融洽的配合才能换来最终完美 的结果。此次设计也让我明白了思路即出路，有什么不懂不明白的地方要及时请教或上网查询，只要 认真钻研，动脑思考，动手实践，就没有弄不懂的知识，收获颇丰。最后，我要感谢我的老师们，是您严厉批评唤醒了我，是您的敬业精神感动了我，是您 的教诲启发了我，是您的期望鼓励了我，我感谢老师您今天又为我增添了一幅坚硬的翅膀.今 天我为你们而骄傲，明天你们为我而自豪。在今后的生活学习中我会更加努力的。一周短 暂的实习，但却给

32、我以后的道路指出一条明路，那就是思考着做事，事半功倍，更重要的是， 做事的心态，也可以得到磨练，可以改变很多不良的习惯。通过和大家在一起的学习，心与 心的交流以及逐渐熟练，使我们学到了更多宝贵的知识。实习这几天的确有点辛苦，但大家 都很开心，通过这次的实习也正好让我们养成了一种良好的动手习惯，它让我们更充实，更 丰富，这就是一周实习的收获，但愿有更多的收获伴着我，走向知识的海洋，走向未知的将 来。参考文献1. 数字电子技术基础第五版 主编：阎石 高等教育出版社。2. 模拟电子技术基础第四版 主编：童诗白华成英 高等教育 出版社附录1总体电路图附录2元器件清单名称规格数量备注变压器220-9V1整流桥堆1B4B421二极管1N40012电位器20K1瓷片电容1n1电解电容3300u1电解电容0.1u2电解电容10u2电阻10k2电阻60k2集成稳压器78051JK触发器74LS761D触发器40131或非74LS022与（四输入）74LS211与门74LS081与非门74LS001或门74LS321压电陶瓷蜂鸣器1555定时器1减法计数器74LS1922译码器74LS482数码管2发光二极管1脉冲开关1面包板2