定时器课程设计任务书

1、电子技术基础 课程设计任务书题目实用电子定时器内容及要求：1、要求采用CMOS时基电路为核心器件； 2、定时时间可在1h可调； 3、同时有发光二极管指示工作状态。进度安排1、方案论证 2天2、分析、设计、 3天3、焊接、调试、实现 3天4、检查、整理、写设计报告、小结 2天学生姓名：指导时间指导地点：任务下达任务完成考核方式1.评阅 2.答辩 3.实际操作 4.其它指导教师系（部）主任注：1、此表一组一表二份，课程设计小组组长一份；任课教师授课时自带一份备查。2、课程设计结束后与“课程设计小结”、“学生成绩单”一并交院教务存档。摘要随着时代的进步，电子行业的发展，定时器的设计和结构原理发生了巨

2、大的变化。传统的定时器都是使用发条驱动式、电机传动式或电钟式等机械定时器。电子定时器相对传统定时器来说，体积小、重量轻、造价低、精度高、寿命长、而且安全可靠、调整方便、适于频繁使用。电子定时器使相当多需要人控制时间的工作变得简单了许多。随着电子定时器的广泛应用，他在人们的学习、工作、日常生活中起到了举足轻重的作用，人们甚至将定时器用在了军事方面，制成了定时炸弹，定时雷管。现在的不少家用电器都安装了定时器来控制开关或工作时间。此次定时器的设计主要由555定时器构成的时基电路来实现功能，其中555定时器组成的单稳态触发器电路暂稳态时间为可调，通过调节Rp电位器和RC组成的定时电路中电阻和电容的大小

3、，来调节定时的时长，让负载在这段时间内一直工作。目录1.总体方案的设计与选择11.1.方案原理构思11.1.1.提出原理方案11.1.2.原理方案的比较与选择11.2.总体方案的确定21.2.1.单元电路的选择与设计21.2.2.元器件的选择21.2.3.参数计算21.2.4.总体电路32.总体电路图,印刷板图及相关说明33.计算机仿真及相关说明53.1.仿真电路图及仿真结果53.2.仿真过程阐述74.安装调试84.1.元件引脚识别84.2.元件的检测94.3.用到的仪器仪表94.4.调试步骤94.5.调试常见的故障与处理方法135.心得体会146.参考文献141. 总体方案的设计与选择1.1

4、. 方案原理构思1.1.1. 提出原理方案方案一：时基电路产生连续方波的定时器时基电路由555定时器或晶振组成的多谐振荡器，此时基电路产生一组连续的方波，通过多次分频之后，得到频率为1Hz的脉冲方波，作为触发脉冲连接到多级计数器的CP脉冲输入端。计数器的实际上是对触发脉冲进行分频。计数器的第N级输出端输出的是对触发脉冲进行2N分频后的脉冲方波。通过选择开关，将输出的方波接到D触发器的CP触发脉冲输入端，数据端接到高电平，输出端接LED或驱动电路。方案二：时基电路产生单个方波的定时器时基电路由555定时器组成的单稳态触发器，此时基电路产生单个方波，暂稳态方波直接用于定时，也就是把555定时器的输

5、出端直接接到LED或驱动电路。1.1.2. 原理方案的比较与选择在上面提到的两个方案中，我们需要从中选择其中一个来继续。因此需要进行比较两个方案的优劣进行选择，比较如下：方案一是运用计数器对脉冲方波的分频来设计定时时间的长短。这个方案需要设计者熟悉555定时器、计数器的知识运用，另外，定时时间较为准确和容易确定。但是，定时的时间是离散的，只能定时有限的时间种类数，这和计数器的级数直接相关。而且所用的元器件比较多，在做实物图和设计PCB时，可能容易出错。方案二是通过RC定时电路，555时基电路，集成电路来实现的.此方案需要了解555定时器和定时电路的原理以及外围电路的设计等。外围电路也是比较简单

6、.一个555时基模块；一个RC定时电路模块，而且电路比较简单，定时时间是连续可调的，所用元件种类和个数较少。通过以上对两种方案的分析，我们可以知道,由于我们对数字电路比较熟悉，刚学完，也比较了解，而且为了避免一些不必要的麻烦，因此决定采用方案二来完成本次设计。1.2. 总体方案的确定1.2.1. 单元电路的选择与设计每个模块即为一个单元，在555时基电路这模块中，通过闭合开关SB，使输入端由低电平变为高电平，从而达到控制家用电器（发光二极管代替）的作用；在RC振荡电路这块中，通过改变电阻电容的大小和调节电位器来控制定时时间的长短，从而让发光二极管在这段时间发亮，过了这段时间，停止工作而熄灭。电

7、源模块需要一个单刀单掷开关，控制信号的输入。为保护电路和电源，可以接入一个稳压管防止电源接反，而且接入一个电源提示灯，显示电源接入是否正常。1.2.2. 元器件的选择根据以上设计分析,我们选择的元件必须符合设计的要求才行，因此按照每个模块作出如下选择：LED1，LED2可分别选用红色与黄色发光二极管。Rp最好采用电位器，如：WH5-1A-X型，R1-R4采用RTX-1/8W,R5用RJ-1/2W，C1，C4可采用16V的铝电解电容，若采用普通CD11-16V型电解电容，应选优质品。C3采用CT1型瓷介电容或CT4型独石电容，C5采用耐压400-600V的聚丙烯电容：CBB-630V。LED1，

8、LED2可分别选用红色与绿色发光二极管，SB选用小型单刀单掷开关。1.2.3. 参数计算在555定时器组成的多谐振荡器定时时间为： t=1.1（Rp+R3）*C2，假设数据：R3=100K，C2=1000u，此时t取决于电位器的大小，当Rp=4.7M最大，代入式中：t=1.1（4.7*106+1*105）*10-3,可得t=61min左右，基本可以满足要求，当Rp=0时，：t=1.1*1*105*10-3，t=110s左右。1.2.4. 总体电路经过一系列设计的方案确定及计算,我们得出以下电路：（如图1所示）（图1：总体电路）在定时时间内，LED1灭，LED2亮，时间一到，LED1亮，LED2

9、灭。2. 总体电路图,印刷板图及相关说明用Altium Designer09软件完成原理图的设计(如图2a所示)在新建的PCB板下导入网络表.设置接线规则,将元件排列好,再进行布线,生成的PCB板（如图2b所示）（图2a：原理图）（图2b：PCB单面制版覆铜）3. 计算机仿真及相关说明3.1. 仿真电路图及仿真结果本设计仿真用的软件是Multisim软件,它的功能比较强大,基本可找到所有常见的元件.我们从Multisim软件中找到555定时器并将其接成单稳态触发器的模式，在定时时间范围内LED2工作发亮，但是一旦超过这段时间，它就停止工作而熄灭。仿真的结果如下图3所示（图3a1：闭合S1时LE

10、D灯状态）（图3a2:按下S1时示波器显示）（图3b1：按下S2后LED灯的状态）（图3b2：定时时间到后的示波器显示）3.2. 仿真过程阐述双击Multisim软件图标,新建文件，将需要的元件拖入文件中，需要的元件有:LM555CM，电容C1=3300uf，C2=0.01uf，电位器R3=1M，R2=300，R1=R4=R5=1K，LED灯2个。将其按照原理图连接线路，最后仿真,结果LED2在定时时间范围内发亮，定时时间一到，LED2灭，LED1亮4. 安装调试4.1. 元件引脚识别NE555元件引脚如下图4：（图4a）（图4b）时基电路555是一种用途较广的精密定时器，可用来发生脉冲、作方

11、波发生器、自激振荡器、定时电路、延时电路、脉宽调制电路、脉宽缺少指示电路、监视电路等。其工作电压为518V，常用1015V，最大输出电流200mA，可驱动功率开关管、继电器、发光管、指示灯、，做振荡器时，最高频率可达300kHz。时基电路555比较简单，内部集成了21个晶体三极管、4个晶体二极管和16个电阻组成了两个电压比较器、一个R-S触发器、一个放电晶体管和一个由3只电阻组成的分压器。图中上比较器A1和下比较器A2是由两个高增益的电压比较器，VT为放电三极管，3个电阻R1、R2、R3阻值都是5k，是3个5组成，时基电路555名称由此而来。555的8脚是集成电路工作电压输入端，电压为518V

12、，以UCC表示;从分压器上看出，上比较器A1的5脚接在R1和R2之间，所以5脚的电压固定在2UCC/3上;下比较器A2接在R2与R3之间，A2的同相输入端电位被固定在UCC/3上。1脚为地。2脚为触发输入端;3脚为输出端，输出的电平状态受触发器控制，而触发器受上比较器6脚和下比较器2脚的控制。当触发器接受上比较器A1从R脚输入的高电平时，触发器被置于复位状态，3脚输出低电平;2脚和6脚是互补的，2脚只对低电平起作用，高电平对它不起作用，即电压小于1Ucc/3，此时3脚输出高电平。6脚为阈值端，只对高电平起作用，低电平对它不起作用，即输入电压大于2 Ucc/3，称高触发端，3脚输出低电平，但有一

13、个先决条件，即2脚电位必须大于1Ucc/3时才有效。3脚在高电位接近电源电压Ucc，输出电流最大可打200mA。4脚是复位端，当4脚电位小于0.4V时，不管2、6脚状态如何，输出端3脚都输出低电平。5脚是控制端。7脚称放电端，与3脚输出同步，输出电平一致，但7脚并不输出电流，所以3脚称为实高(或低)、7脚称为虚高。4.2. 元件的检测电阻检测用万用表,调到电阻档.电容直接给定就OK,发光二极管的正负极也可用万用表检测.二极管利用正向导通反向截止的特性可以先将万用表调到电阻档,正向时电阻很小,反向电阻很大.4.3. 用到的仪器仪表本设计用到万用表和示波器.4.4. 调试步骤焊接好之后的正反面：如

14、图4.4a所示（图4.4a：电路板的正反面）接上5V电源后，如图4.4b所示：（图4.4b）拨动开关S1后，如图4.4c所示：（图4.4c）按下开关S2后，开始计时，如图4.4d所示：（图4.4d）计时10秒到，如图4.4e所示：（图4.4e）4.5. 调试常见的故障与处理方法在焊接过程，可能会遇到线与线之间没有真正的接通或虚焊，可以用万用表的蜂鸣档，用表笔接触需要连接通路的两端，若有响，则代表通了，反之则没有通。芯片或其他地方没有通或没有电压，可以用万用表的电压档表笔一段端接负，另一端接需要连通的一端，看有没有电压值。5. 心得体会课程设计是针对某一理论课程的要求，对学生进行综合性实践训练的

15、实践教学环节，可以提高学生运用课程所学的理论知识与实践紧密结合，独立地解决实际问题的能力。此次的课程设计是一次难得的锻炼机会，让我们充分的利用所学的专业知识，也充分的发挥自己的想象空间，学会了查找资料的方法，也会了仿真。在这次的课程设计中，我们运用到了两个特别重要的软件,如Multisim和Protel 99SE等。在这次课程设计中学到了许多以前在课堂在书本上所无法学到的。特别是在课程设计中，查找资料，学习知识，从而丰富了自己，使自己感觉到很充实，在这次课设中遇到问题也及时的问了同学，顺利的解决了，并且这次的设计培养了我的独立思考的能力和操作的能力。在设计的过程中我运用以前的焊接基础，不用线连接，用锡丝连焊。本着排版美观的原则，最终完成了焊接设计。团结协作是我们实习成功的一项非常重要的保证。不懂得问题相互交流，相互提出自己的见地。对我们而言，知识上的收获重要，精神上的丰收更加可喜。挫折是一份财富，经历是一份拥有。这次实习必将成为我人生旅途上一个非常美好的回忆。总之，通过这次为期两个星期的课程设计，我收获良多，应该在以后能