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文档简介

1、课 题: 定时叫醒器 学 院: 电子工程与自动化学院 专 业: 测控技术与仪器 学生姓名: 学 号: 2013年10月目 录引言11.设计要求12.设计方案12.1设计方法及思路12.2设计框图13.原理介绍23.1多谐振荡器23.2减法计数器33.3.译码器与数码管43.4蜂鸣器44制作过程54.1查阅资料54.2画图54.3做板54.4 调试65注意事项65.1绘制原理图65.2绘制PCB65.3制作PCB板65.4调试66.总结6谢 辞7参考文献7附录1 原件清单7附录 2 完整的原理图8附录 3 电路板成品9附录 4 芯片引脚图及功能表10引言电子技术是十九世纪末、二十世纪初开始发展起

2、来的新兴技术,二十世纪发展最迅速,应用最广泛,成为近代科学技术发展的一个重要标志。进入21世纪,人们面临的是以微电子技术(半导体和集成电路为代表)电子计算机和因特网为标志的信息社会。高科技的广泛应用使社会生产力和经济获得了空前的发展。现代电子技术在国防、科学、工业、医学、通讯(信息处理、传输和交流)及文化生活等各个领域中都起着巨大的作用。现在的世界,电子技术无处不在:收音机、彩电、音响、VCD、DVD、电子手表、数码相机、微电脑、大规模生产的工业流水线、因特网、机器人、航天飞机、宇宙探测仪,可以说,人们现在生活在电子世界中,一天也离不开它。作为电子专业的学生我们更要加强对电子方面的理解和实际应

3、用的能力。通过定时叫醒器的课程设计,加深对电路分析、数字逻辑电路等课程知识的理解,进一步训练和提高自己的实际应用能力,达到理论结合实践的效果。 设计定时叫醒器要熟练掌握对74LS192 和555定时器的理解。1.设计要求1.1数码管可从0显示到991.2数码管从预制数开始倒计时1.3当数码管显示到零时蜂鸣器响起1.4当数码管显示到零时可重新复位继续倒计时 2.设计方案2.1设计方法及思路两个数码管可从0显示到99,输入一个周期为一秒的脉冲信号,是要通过两片74LS192连成减法计数器,且555定时器要连成多谐振荡器产生频率为1HZ的脉冲信号,连入个位数芯片的减法计时脉冲输入端。输入预置数,使两

4、片74LS192的置数端置数。两个芯片的技术输出端通过两片74LS48译码器连入数码管。此时数码管开始从预制数倒计时。当两个数码管显示为零时,十位的74LS192的借位端产生低电平,传给蜂鸣器,此时蜂鸣器开始报警,且再穿给两块芯片的复位端,数码管再次从预制数开始倒计时。2.2设计框图数码管多谐振荡器74LS192个位74LS48译码器74LS48译码器74LS48译码器蜂鸣器数码管74LS192十位74LS48译码器图2.2.1 设计框图3.原理介绍 3.1多谐振荡器首先整个电路实现的关键是要有一个多谐振荡器。它由555定时器连成。它输出信号的时间参数是T=tw1 + tw2, tw1=0.7

5、(R1+R2)C, tw2=0.7R2C 则T=0.7(R1+2R2)C.取电容为10uf。且可取电阻阻值相等,即R1=R2 ,周期为一秒,可求出R1=R2=48K。由于没有48K的电阻所以在两个47K电阻之间串联一个2K的滑动变阻器。划片置于中间,各给两个电阻串上1K的电阻,实现两个48K的电阻。Vc控制电压端与地之间接一个0.01uf的电容,以防止干扰电压引入,起滤波作用,从而消除外来的干扰,以确保参考电平的稳定。如图3.1.1 图3.1.1 多谐振荡器 图3.1.2 多谐振荡器PCB 3.2减法计数器 减法计数器由两片74LS192组成。两个芯片的八个置数端(P0P1,满足8421编码关

6、系)与两个拨码开关相连。其中一个拨码开关的一端全部接GND。另一个接VCC。减法计数时,两片芯片的加法计数脉冲输入引脚(CU)与进位输出引脚(TCU)接高电平。第一片芯片(个位)的借位端(TCD),与第二块芯片(十位)的减法计数脉冲输入引脚(CD)相连。第二块芯片的借位端与两块芯片的预置引脚(PL)相连。如图3.2.1拨动拨码开关设置预置数。当脉冲从第一片芯片的减法计数脉冲输入引脚输入时。个位开始作减法计数。当个位减到零时,其借位端产生低电平,输入到十位芯片的减法计数脉冲输入端,当下一时刻,十位芯片的减法计数脉冲输入端从低电平变为高电平,使其产生脉冲,此时十位芯片减一,个位继续减法计数。当十位

7、芯片减到零,个位再次向十位借位时,十位的借位端产生低电平同时传道两块芯片的预置引脚,其低电平有效,使计数器再次回到预置数开始倒计时。图3.2.1 减法计数器 3.3.译码器与数码管 两块74LS192的数据输出引脚(Q0QD满足8421编码关系)与两块七段显示译码器74LS48的输入端(AD)相连。数字显示译码器是驱动显示器的核心部件,它可以将输入代码转换成相应的数字显示代码,并在数码管上显示出来。输入Q0Q3接收四位二进制码,输出ag为高电平有效,每个输出端接1K的上拉电阻,再连接到数码管的输入端(ag)。上拉电阻保证数码管达到2mA的电流,保证数码管不会烧坏。如图3.3.1 图3.3.1

8、译码器与数码管 3.4蜂鸣器 当十位的74LS192借位时,其借位端会产生一个低电平,其低电平有效,通过1K的保护电阻传入三极管,通过三极管的放大,可以驱动蜂鸣器。在蜂鸣器的两端并联一个10pF的电容。通过电容的充放电使蜂鸣器多响一段时间。确保其具有叫醒功能。如图3.4.1 图3.4.1 蜂鸣器4制作过程4.1查阅资料弄懂原理,了解所用到的元器件的功能。4.2画图用PROTEL DXP绘图软件画出原理图和PCB图。用仿真软件proteus 画出原理图。进行仿真,若仿真成功。继续下一步骤。若不成功继续修改原理图。4.3做板 用PCB纸打印出PCB图,正面和反面印到一张纸上。对折使正反面的图对齐。

9、用电熨斗把图纸上的墨印到打磨好的铜板上。熨好后若发现有小部分墨没有印到铜板上,用油性笔补好。接着腐蚀电路板把石墨以外的铜腐蚀掉。然后钻孔。钻好后吧剩余的石墨用砂纸打磨掉,就可以焊接元器件了。4.4 调试 接电前先用万用表测试电路是否有短路和断路现象。以免接入电源后烧坏元器件。检查无误后先把多谐振荡器接入电源,用示波器测量其输出端的频率,调节滑动变阻器使输出端的频率为1HZ。把多谐振荡器连入电路中。接好VCC与GND,置数后打开电源。观察数码管显示状态。如果不能正常显示切断电源。继续检查电路。5注意事项 5.1绘制原理图画原理图时注意各种原件不要重名,添加元件时要留意封装的大小和焊盘的位置是否合

10、适,一定要让所有的元件都有封装,如果没有合适的封装需要手动绘制。画原理图的时候管脚的标注一定要用网络 NET不要用文本TEXT否则导PCB的时候会出问题,放置网络标号时要对准原件的引脚,否则导入PCB时发生错误。导入PCB时一定要将错误全部改正。5.2绘制PCB 绘制PCB最重要的是元器件的布局,尽量先画主要的元器件,尽量把线画在一面上,若加过多的过孔会使焊接过程变得复杂加大工作量。线越短越好,做出板后以免产生干扰。如果有晶振,晶振线要粗,要放在单片机旁,线尽量不要拐直角要45度。线宽设置为0.8毫米,焊盘设置为2毫米即可。5.3制作PCB板印双面板时,要注意正反面一定要对齐,否则印出板后过孔

11、偏差较大,无法进行焊接。焊接时焊锡量适当 。焊点上焊锡过少,机械强度低。焊锡过多,会容易造成绝缘距离减小、焊点相碰或跳锡等现象。电容器引线长的为正极,引线短的为负极,使用时必须 注意不要接反,若接反电解作用会反向进行,氧化膜 很快变薄,漏电流急剧增加,如果所加的直流电压过大,则电容器很快发热,甚至会引起爆炸。5.4调试调试前先用万用表测试电路是否有短路和断路现象。以免接入电源后烧坏元器件。如果发现原件发烫,立即切断电源。注意正负极不要接反。6.总结这次课设是我第一次自己动手制作,所以其中犯了很多错误,一开始我只用了一个拨码开关一端接地一端接两个芯片的置数端。因为对计数器了解的不是很透

12、彻以为置数端悬空就是高电平,但是做出板后,计数器不能正常置数。通过查阅资料了解到置数端悬空时电平不能确定,解决的办法就是在置数端和拨码开关之间连接上拉电阻,或者再用一个拨码开关一端接VCC一端再与两个芯片的置数端相连。这样八个置数端就确保了高低电平的正常输入。本人采用了第二种方法,在电路板反面用导线连接了拨码开关,实现的正常计数的功能,但是形象了板子的美观性(图4所示)。板子还有一个缺陷就是当计数器减到零零时,蜂鸣器不响。用万用表对十位芯片上借位端的测量,检查不出低电平的输出。用示波器却可以检测到波形的变化。由于时间仓促没能找到解决的办法。验收时老师告诉我,因为借位端电平变化的很快,用电压表测

13、不出来是很正常的。主要原因是原件布局不合理蜂鸣器与芯片的距离太远,瞬间的变化不能驱动蜂鸣器。通过这次课设,我加深了对计数器了解,学到了很多调试的技巧,提高了我理论结合实践的能力,虽然过程中遇到了很多问题,在自己的努力,解决了问题,基本上完成了本次课设的任务!同时也了解到我的基础理论知识还不牢固,因此在今后的学习中我会更加努力学习,拓宽自己的知识面! 谢 辞感谢老师两周以来在本次课设中给予我帮助,让我有机会将学过的电路知识与电子电路CAD知识真正用于实践,使我对这些理论更加的了解。同时,我的做板经验及能力也在本次课设中得到了极大的丰富和提高。万分感谢老师,接下来我将会一如既往的努力。参考文献1 阎石. 数字电子技术基础(第五版)M. 北京:高等教育出版社,2006; 174187 ,2783142 周巍、黄雄华 .数字逻辑电路 实验设计仿真M. 成都:电子科技大学出版社,2007;4185 附录1 原件清单附表1序号名称型号数量备注1TTL芯片74ls1922配底座2译码器74LS482配底座3定

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