数电的定时控制器电路设计实验报告

1 / 26数电的定时控制器电路设计实验报告辽 宁 师 范 大 学数字逻辑电路课程设计定时器 3排气扇定时控制电路设 计 者： 专 业：指导教师： 班 级： 4 班 班级学号：1 号 完成日期： 2016 年 11 月 2 日排气扇定时控制电路目录摘要2 / 26第一章 排气扇定时控制电路元件的介绍及检测电路所需电器元件-1 各部分器件介绍-1第二章 排气扇定时控制电路工作原理设计内容及要求原理及说明-6 基本设计原理与主要参数计算-7第三章 焊接及调试主要仪器和仪表-9焊接、调试及测评-10参考文献-12收获体会-13摘要3 / 26随着生活水平的提高，排气扇的应用已经普及。本排气扇是由 555 定时器来控制时钟信号，完成工作，停止的时间周期控制定时功能，省去人工控制。只要按照实际需要设定好排气时间和间歇时间，排气扇就会按照设定好的程序和时间，自动循环地工作下去。它具有可控性好，稳定性好的特点，改进了以往排气扇单一功能的缺点。关键字：排气扇，555 定时器，自动控制第一章 排气扇定时控制电路元件的介绍及检测、排气扇定时控制电路所需电器元件、各部分器件介绍4 / 26电阻器电阻器的种类有很多，通常分为三大类：固定电阻、可变电阻、特种电阻。电阻，物质对电流的阻碍作用就叫该物质的电阻。电阻小的物质称为电导体，简称导体(转载于: 海 达 范 文网:数电的定时控制器电路设计实验报告)。电阻大的物质称为电绝缘体，简称绝缘体。二极管二极管又称晶体二极管,简称二极管(diode);它只往一个方向传送电流的电子零件。它是一种具有 1 个零件号接合的2 个端子的器件，具有按照外加电压的方向，使电流流动或不流动的性质。晶体二极管为一个由 p 型半导体和 n 型半导体形成的 p-n 结，在其界面处两侧形成空间电荷层，并建有自建电场。当不存在外加电压时，由于 p-n 结两边载流子浓度差引起的扩散电流和自建电场引起的漂移电流相等而处于电平衡状态。5 / 26外加正向电压时，在正向特性的起始部分，正向电压很小，不足以克服 PN 结内电场得阻挡作用，正向电流几乎为零，这一段称为死区。这个不能使二极管导通的正向电压称为死区电压。当正向电压大于死区电压以后，PN 结内电场被克服，二极管导通，电流随电压增大而迅速上升。在正常使用的电流范围内，导通时二极管的端电压几乎维持不变，这个电压称为二极管的正向电压。 外加反向电压不超过一定范围时，通过二极管的电流是少数载流子漂移运动所形成反向电流，由于反向电流很小，二极管处于截止状态。这个反向电流又称为反向饱和电流或漏电流，二极管的反向饱和电流受温度影响很大。外加反向电压不超过某一数值时，反向电流会突然增大，这种形象称为电击穿。引起电击穿的临界电压称为二极管反向击穿电压。电击穿时二极管失去单向导电性。如果二极管没有因电击穿而引起过热，则单向导电性不一定会被永久破坏，在撤除外加电压后，其性能仍可恢复，二极管就损坏了。因而使用时应避免二极管外加的反向电压过高。6 / 26二极管是一种具有单向导电的二端器件，有电子二极管和晶体二极管之分，电子二极管现已很少见到，比较常见和常用的多是晶体二极管。二极管的单向导电特性，几乎在所有的电子电路中，都要用到半导体二极管，它在许多的电路中起着重要的作用，它是诞生最早的半导体器件之一，其应用也非常广泛。二极管的管压降：硅二极管正向管压降，锗管正向管压降为，发光二极管正向管压降为随不同发光颜色而不同。 主要有三种颜色，具体压降参考值如下：红色发光二极管的压降为，黄色发光二极管的压降为，绿色发光二极管的压降为，正常发光时的额定电流约为 20mA。二极管的电压与电流不是线性关系，所以在将不同的二极管并联的时候要接相适应的电阻。发光二极管发光二极管简称为 LED。由镓与砷、磷的化合物制成的二极管，当电子与空穴复合时能辐射出可见光，因而可以用来制成发光二极管。在电路及仪器中作为指示灯，或者组成文字或数字显示。磷砷化镓二极管发红光，磷化镓二极管7 / 26发绿光，碳化硅二极管发黄光。它是半导体二极管的一种，可以把电能转化成光能；常简写为 LED。发光二极管与普通二极管一样是由一个 PN 结组成，也具有单向导电性。当给发光二极管加上正向电压后，从 P 区注入到 N 区的空穴和由 N 区注入到 P 区的电子，在PN 结附近数微米内分别与 N 区的电子和 P 区的空穴复合，产生自发辐射的荧光。不同课 程 设 计课程名称 数字电子技术 课题名称 定时控制电路设计专 业 电气工程及其自动化班 级 电气 1005 班学 号姓 名 吴有志指导教师 郭照南8 / 262016 年 12 月 29 日湖南工程学院课程设计任务书课程名称：数字电子技术题目：简易洗衣机设计专业班级：电气工程及其自动化学生姓名：吴有志指导老师：郭照南审 批：郭照南任务书下达日期 2016 年 12 月 24 日设计完成日期 2016 年 1 月 4 日9 / 26湖南工程学院课程设计任务书课程名称： 数字电子技术题 目：简易洗衣机控制器设计A 题专业班级： 电气工程 1005 班学生姓名： 吴有志 学号：201601010528 指导老师： 郭照南审 批： 郭照南任务书下达日期 2016 年 12 月 24 日星期一 设计完成日期 2016 年 1 月 4 日星期五洗衣机自动控制电路一、设计要求10 / 261洗衣时间设定范围：199 分钟 2显示漂洗时间(显示分钟就好)，时间到后会自动报警 3漂洗时显示正转、反转、暂停 4定时时间内电机工作要求如下：停止二、设计方案由于受现有知识的限制，我们不能使用单片机以及编写程序的方法来实现。只能采用 CMOS 和 TTL 集成器件等中小型集成块，如计数器，锁存器，与非门，555 定时器等构成洗衣机控制电路。洗衣机的洗衣流程如框图：三、具体电路设计及工作原理说明1、多谐振荡器多谐振荡器是一种自激振荡器，产生振荡信号，用于计时。在许多场合对多谐振荡器的频率稳定性要求严格，一般采用石英晶体振荡器。但是由于洗衣机对时间的精确度要求不是很高，所以我们采用 555 定时器接成的 500HZ 多谐振荡器。电路如图：图中是把 555 定时器接成施密特触发器，11 / 26在用施密特触发器接成多谐振荡器的方法接成。其中 R7=100，R8=200,C3=F ,C4=1F 把数据带入T=C2ln2 ，得 T 约为。即周期为秒，输出 500HZ 的信号。4 号管脚即为脉冲信号输出管脚。2、时钟电路及 74LS192D 功能表时钟电路采用计数器对输入的 500HZ 振荡信号进行计数，从而实现计时。用十进制计数器接成两个 60 进制计数器，分别用于计秒和计分。分和秒的计数图如下：加减计数器 74LS192D(四个)、数码显示管等74LS192 的功能表3、电机正转、反转、暂停的表示把秒十位上的数作为正反转控制系统的输入信号，把秒十位上输出的二进制数经 74LS138 译码器译码成 8 个输出，然后再各取两位输出经由译码器、与非门、取反器作用到相应的 3 个指示灯。12 / 264、分显示电路原理两个代表分的个位和十位的 192 的输出端接到 74LS138D(3-8 译码器)的对应输入端，然后经过 74LS04D 和 74LS00D 的处理，LED 灯从左到右依次为正传、暂停、翻转。如图6、置数电路考虑到四脚按键的抖动性，通过与非门消除经过上拉电阻后可以抑制因抖动产生错误信号，最后经过与非门的接到 14 表示分钟的 192的减时钟信号输入端，其电路图如下：J3 打到上方为工作，打到下方为置数四、测试结果1、多谐振荡器测试结果13 / 262、总电路及元件列表西北工业大学课 程 设 计 报 告题 目: 交通控制器学 院: 电子信息学院 班 级: 08031001 08031002 学生: * 同 组 人 员 : *日期: 2016 年 1 月 13 日摘要设计一个铁路和公路交叉路口的交通控制器。当有火车通过交叉路口时，栏杆放下，禁止车辆和行人通行，当火车通过交叉路口后，栏杆抬起，路口放行。电路主要由四部分组成，分别是时序逻辑电路、倒数计时电路、555 时钟脉冲产生电路以及单稳态延时电路。关键词：数字电路 红绿灯 时序逻辑 交通控制14 / 26目 录一、课程设计目的. 4 二、设计任务与要求. 4 三、方案设计与论证. 5 四、单元电路设计与参数计算. 9 五、电路的安装与调试. 13 六、遇到问题的解决方法. 1 错误！未定义书签。 七、结论与心得.15 八、参考文献. 17数字电子技术课程设计报告15 / 26交通控制器一、 课程设计的目的1、 培养学生电路设计的能力，综合应用常规电路器件实现较为复杂的电路设计；2、 培养学生发现问题、解决问题的能力，从理论上升到实验，理论与实验相互结合，相互促进；3、 培养学生写科技论文的能力。二、 设计任务与要求设计一个铁路和公路交叉路口的交通控制器。该交叉路口的平面位置示意图如下图所示。A、B 是两个栏杆，P1、P2处设置两个压敏传感器，用于检测是否有火车通过路口。 。当有火车通过交叉路口时，栏杆放下，禁止车辆和行人通行，当火车通过交叉路口后，栏杆抬起，路口放行。设计要求：16 / 26当火车由东向西或由西向东通过 P1P2 段，且当火车的任何部分位于 P1P2 之间时，栏杆 A、B 应同时放下，否则 A、B同时抬起。路口设置红、绿两色交通灯指示灯。在栏杆 A、B 放下时，路口的红色交通灯亮，绿色交通灯灭；当栏杆 A、B 抬起时，路口的绿色交通灯亮，红色交通灯灭。在栏杆 A、B 刚抬起或刚放下时，鸣响警铃，要求铃声持续15 秒;同时用数码显示器显示倒计时时间。三、 电路工作原理分析设计要求可得如下原理图：、输入信号 X1、X2 由压敏元件发出：当火车压到压敏元件时，X1=1，否则 X1= 0。、输出信号 Z 控制栏杆 A、B 及交通等的动作：17 / 26Z =1 时，A、B 放下，红灯亮，绿灯灭，同时警铃响并在数码管上显示倒计时时间；Z =0 时，A、B 抬起，红灯灭，绿灯亮，同时警铃响并在数码管上显示倒计时时间。、CP 脉冲信号：控制 Z 信号电路的时钟信号和控制数码管的秒脉冲信号都由 555 定时器产生。综上所述：本设计需要 4 个单元电路；即 Z 信号产生电路，15s 倒计时显示电路，警铃电路，1Hz CP 脉冲产生电路。其系统方框图如下所示：电子课程设计报告题目名称： 姓 名：专 业：班级学号：18 / 26同 组 人：指导教师：南昌航空大学信息工程学院 2016 年 9 月 日摘要 目录前言4 电风扇也成为了我们生随着我国经济的发展，居民家中的电器是越来越多， 活中必不可少的家用电器。以前的台式电风扇和落地式电风扇都是采用机械控第一章 设计内容及要求5 制，主要控制风速和风向。然而随着电子技术的发展，目前的家用电风扇大多采第二章 系统设计方案选择 用电子控制线路取代了原19 / 26来的机械控制器，是电风扇的功能更强，操作也更简便。 方案一6 使电风扇的使用变得更为人性化。本次课程设计的题目是：家用电风扇逻辑控制电路的设计。方案二6 由三个按键分别 控制风速、风种和开关，并分别用不同颜色的发光二级管来显示风扇工作的状态。第三章 系统组成及工作原理 附加按键提示音及定时功能。增加这些都是为了提高电风扇的人性化。基本电路 D 系统组成7 并由 74LS08、是利用四片触发器 74LS175 建立起“风速”及“风种”状态锁存电路， 74LS1517、及 74LS00构成“风速”及“风种”的循环。定时部分由 555 单 4LS175 工作原理20 / 268 稳态脉冲电路及 74LS192 移位寄存器和 74LS48 译码器构成。 第四章 单元电路设计、参数计算、器件选择经过一系列的分析、准备。由于库房没有大的板子故将定时部分焊在另一块状态锁存电路电路9 板子上，所以本次课程设计除在美观上有点欠缺外达到了全部的要求。 关键字电风扇、按键、脉冲、循环。 :触发脉冲电路11 风种控制电路12 消抖电路21 / 2614 单稳态电路15 第五章 实验、调试及测试结果与分析16 结论17参考文献18附录一18附录二22 / 2620附录三22前言科学技术是第一生产力。科技使我们由手工时代进入了现代的电器时代。同时科技在国家的国防事业中发挥了重要的作用，只有科技发展了才能使一个国家变得强大。而作为二十一世纪的主义，作为一名大学生，不仅仅要将理论知识学会，更为重要的是要将所学的知识用于实际生活之中，使理论与实践能够联系起来。电子课设是将理论与实践相结合的一个非常重要的环节，是一个能真正能提高学生动手与实践能力的环节。家用电器已经变得极为普遍，成了我国家庭中最为普及的家用电器之一。随着近几年我国经济的快速发展人们的生活水平也逐渐提高了，人们对家用电器的要求也越来越高。23 / 26人们希望家用电器能够实现智能化及人性化。而作为人们生活中比不可少的家用电器，电风扇的智能化及人性化的设计就显得尤为重要。家用电风扇控制逻辑电路设计就是针对这一问题而研究设计的。以前的家用的电风扇一个按键只能控制一种风速，而且无法对其风种进行控制，无疑这样的电风扇存在一定的弊端，从而限制了电风扇的进一步普及。通过逻辑电路设计之后的电风扇。只需要三个按键就可以循环控制风速、风种及开关状态。实现了电风扇的人性化。在国内外，家用电风扇的逻辑控制技术已经相当成熟。但是这一点并不能说明我们的这次课设就没意义。因为其中对逻辑电路进行设计分析的思路仍然值得我们去学习和研究。又因为其简单、易做、易设计。对设计材料无特别要求的特点。使得家用电风扇控制逻辑电路设计这一课题广泛运用于电子课设中。第一章 设计内容及要求基本要求24