8分钟演讲报时器要点

1、电子课程设计8分钟演讲报时器学院：电子信息工程学院 专业班级：自动化12级 姓名: 学号: 指导老师：任青莲2014年12月目录1 .设计任务与要求22 .总体框图21.1 、设计思想21.2 、设计方案23 .选择器件23.1 实验所需器件33.2 器件说明34 .功能模块104.1 555构成多谐振荡器104.2 555定时器接成单稳态触发器114.3 指示灯显示秒数144.4 计数器构成8分钟倒计时电路154.5 显示电路164.6 蜂鸣器报警电路164.7 控制电路175 .总体设计电路图185.1 总体电路原理图185.2 硬件实验图196 .心得体会19演讲自动报时装置、设计任务与

2、要求1 .设计一个演讲报时器2 .设计任务与要求：要求演讲时间为8分钟，在最后1分钟扬声器提醒演讲者。在8分钟时再次响，通知演讲者时间已到，应停止演讲。用指示灯显示秒数，（10秒为单位），用数码管显示分钟数二、总体框图本设计主要由六大模块组成：555多谐振荡器、555单稳态触发器、计数器、 显示部分、报警部分、控制部分。振荡器的功能是实现一个周期为1秒的脉冲信号，振荡器是由555定时器组 成的多谐振荡器.计数器的功能是用一个可预置数减法计数器组成，实现从8分钟递减到0,计数器由74LS192计数器构成。显示部分为数码显示管，6个指示灯组成，数码显示管由8分钟开始倒计时, 6个指示灯以10秒为单

3、位依次循环点亮。报警部分由两个蜂鸣器和两个单稳态触发器构成.控制部分电路实现的功能又重置和启动方案框图如下:10秒脉冲发生器图1总体方案框图三、选择器材表一实验所需器材器材名称数量555定时器374LS192174LS20174LS04274LS08174LS101电阻、电容、二极管3蜂鸣器2指示灯6数码显示管11、555定时器振荡器主要采用的是由555定时器组成，图示为由555定时器引脚图和内部 逻辑图。图2 555集成定时器的内部逻辑图图3 555定时器的引脚图与内部逻辑图555定时器的工作原理：555定时器有两个比较器 A1和A2,有一个RS触发器，R和S高电平有效， 三极管VT1对清零

4、起跟随作用，起缓冲作用。三极管VT2是放电管，将对外电路 的元件提供放电通路。比较器的输入端有一个有三个 5KW电阻组成的分压器，由 此可获得2/3Vcc和1/3Vcc两个电压值，一般称为阈值，555定时器的1脚是接 地GND,2却是低触发端TL,3脚是输出端OUT,4脚是清除端Rd,5脚是电压控制端 Vco,6脚是高触发端TH,7脚是放电端DIS,8脚是电源端Vcc,555定时器的输出 端电流可以达到200mA因此可以直接驱动与这个电流数值相当的负载，如发光 二极管。当TH高触发端接入6脚加入的电平小于1/3Vcc时，TL低触发端的电平小 于2/3Vcc时，比较器A1输出高电平，比较器 A2

5、输出低电平，触发器置1,放 电三极管截止。当TH高触发端加入的电平小于2/3Vcc,TL低触发端的电平小于2/3Vcc时， 比较器A1输出低电平，比较器A2输出低电平，触发器状态不变，仍维持前一行 的电路状态，输出低电平，放电管饱和，7脚为低电平。当TH高触发端6脚加入的电平大于2/3Vcc,TL低触发端大电平大于2/3Vcc时，比较器A1输出低电平，比较器A2输出高电平，触发器置0,输出高电平, 放电三极管导通。2、74LS19274LS192时双时钟方式的十进值可逆计数器，下面介绍它的引脚图和功能表。cpu为加计数时钟输入端，CPM减计数时钟输入端。LOAD为预置输入控制端，异步预置。CL

6、R为复位输入端，高电平有效，异步消除。1001状态后负脉冲输出CO为进位输出，0000状态后负脉.输出BO为借位输出，VQC pq Mr TCd同同同同TC(j PL P2 P312 11区回口15To"9PO Pl P2P3QO QI Q2Q33267CPUCPdPLMRTCuTCdJj Ld l±l LlI P1 Qi s CPd (a)(b)图4 74LS192引脚图与内部逻辑图可以根据74LS192的引脚图来实现硬件连接，图中 PR P1、P2、P3、分别 为D0 D1、D2、D3,可以通过LD=0,给这四个引脚接高电平或低电平来实现置 数，Q0 Q1 Q2 Q3位

7、74LS192的输出端，可以直接接七段数码显示译码器， PL为LD引脚，接0时置数，用作加计数或减计数时，必须接 1, M曲CR弓I脚， 当接高电平时实现清0, TCU位CO为进位/&入，1001状态负脉冲输出，是进位 输出端，TCD为BQ是借位/出端，0000状态后负脉冲输出。由74LS192的功 能表知，当LD =1, CR=0 CPD=1M,如果有时钟脉冲加到 CPU®,则计数器在 预置数的基础上进行加法计数，当计数到 1001时，CC端输出进位下降沿跳变脉5CPll Q? Q3 GND冲，当LD=1, CR=Q CPU=1时，如果有时钟脉冲加到 CP训，则计数器在预置

8、数的基础上进行减法计数，当计到 0时，BO端输出借位下降沿跳变脉冲表2 74LS192功能表CPUCPDLDCR操作XX00T110加计数1T10减计数XXX1清03、 74LS04观察三极管组成的开关电路可以发现，当输入为高电平时输出等于低电平，而输入为低电平时输出等于高电平，因此输入与输出之间是反向关系，就是一个 非门即反向器图5 74LS04的引脚图表3 74LS04 功能表输入输出LHHL4、 74LS20两个四输入的与非门图6 74LS20引脚图表3 7LS420 功能表Y =InputsOutpiftABCDYX X X L HX X LX HXL XX HL X X X HH H

9、H HL5、 74LS10三输入的与非门。3A141312IX1098D74LS101234567遗辑表达式:Y = A B C图7 74LS10引脚图及逻辑符号6、 74LS08二输入的与门。74LSO8GND图8 74LS08引脚图表4 74LS08 功能表ABYLLLLHLHLLHHH87、 74LS74在TTL电路中，比较典型的D触发器电路有74LS74, 74LS74是一个边沿触 发器数字电路器件，每个器件包含两个相同的、相互独立的边沿触发D触发器电 路。141312II1098ftc2而2D2CP2 520274LS74丽IDCP15bIQIpJrnm_m_rn_m_m_rv图9

10、74LS74引脚图8、蜂鸣器压电式蜂鸣器主要由（多谢振荡器、压电蜂鸣片、阻抗匹配器及共鸣箱、外壳等）组成。有的压电式蜂鸣器外壳上还装有发光二极管，多谐振荡器由晶体管或集成电路组成。当接通电源后，多谐振荡器起振，输出音频信号，阻抗匹配 器推动压电蜂鸣片发声。压电蜂鸣片由皓钛酸铅或花镁酸铅压电陶瓷材料制成。在陶瓷片的两面镀上银电极，经极化和老化处理后，再与黄铜片或不锈钢片粘在起。图10蜂鸣器实物图四、功能模块1、555构成多谢振荡器(10秒脉冲发生器)由555定时器构成多谢振荡器工作波形如图， 接通电源后，电容C1被充电， Vc1上升，当Vc1上升到2/3Vcc时，放电管导通，此时 Vo为低电平，

11、电容C1 通过R2放电，使Vc1下降，当Vc1下降到1/3Vcc时，Vo翻转为高电平，电容 器C1放电所取时间T2=R2C11n 2,当C1放电结束时，T截止，Vcc将通过R1向 电容器C1充电，Vc1由1/3Vcc上升到2/3Vcc所需时间T1=R1C11n 2,当Vc1上 升到2/3Vcc时，触发器又发生翻转，如此循环，在输出端就得到一个周期性方 波，其周期为 T=T1+T2=(R1+R2)C11n 2。图11 555多谐振荡器10RST OUTDISTHRTRICONlOOpFCSCfi10nFGNDSSS_VIRTUALT图12 10 秒脉冲发声器仿真电路示源器必。图13 10秒脉冲发

12、生器仿真电路波形2、用555定时器接成的单稳态触发器由555构成的单稳态触发器和工作波形如下。11图14 555单稳态触发器及其工作波形单稳态接通瞬间，电路有一个稳定的过程，即电源通过电阻R向电容C充电， 当Vc上升到2/3VCC时，Vo为低电平，放电管导通，电容 C放电，电路进入稳 定状态。若触发器输入端施加触发信号，电容进入暂稳态，Vo输出高电平，且放电管截止。此后电容C充电至Vc=2/3Vcc时，电路又发生翻转，Vo为低电平， T导通，电容C放电，电路恢复至稳定状态。如果忽略放电管的饱和压降，则 Vc 从零电平上升到2/3Vcc的时间，即为输出电压Vo的脉宽tw,则tw=RCln 3=1

13、.1RC. 设计中用到的555单稳态电路由输入脉冲信号的下降沿触发。 此电路要求暂稳态 脉宽为1秒和60秒。计算可知：Rl=9. 09kQ Cl=lOOuF;R2=5 15. IRQC2= lOOuFvee图15 单稳态触发器仿真电路（暂态时间为 1秒）12图16 单稳态触发器仿真电路波形图（暂态时间为1秒）rccJsv二二二HSTOUT1DISTSIR23UZZiR400 HzXSC2图17 单稳态触发器仿真电路（暂态时间为60秒）13曹示波器-XSC2图18单稳态触发器仿真电路波形图（暂态时间为60秒）3、指示灯显示秒数（以10秒为单位）采用6个D触发器构成6个指示灯的控制电路，其中每一个

14、触发器的输出端Q都接1个指示灯，以显示状态，接通电源后，拨动开关，利用 D触发器的置数 端和清零端使6个触发器预置成100000状态，之后每隔10秒输入一个CP脉冲, 右移一位。6个指示灯分别接到6个触发器的Q输出端，这样每隔10秒只有一 个指示灯会亮，每到来一个触发脉冲点亮下一个指示灯。图19 6 个D触发器状态循环示意图14Tl.liFT ">g：h图20 6个D触发器仿真电路图（以 100000为状态）4、计数器构成一个8分钟倒计时电路6 个D触发器部分循环周期为60秒，60秒后，当Q1由高电平1变为低电平 0的时候，经非门后给74LS192的DOW时数端一个计数脉冲，计

15、数器设计容量 为8分钟。（计数之前，通过拨动开关使计数器置入数字8）15图21 8 分钟计数器仿真电路（初始状态）5、显示电路计数器的输出接入数码管显示管，同时将计数器的输出接入非门和与非门, 使计数器为1分钟和0时提供下降沿，从而触发单稳态触发器。图22显示电路6、蜂鸣报警电路16rcc图23剩最后1分钟时报警电路图24 8分钟时间到时报警电路当计数器倒计时刚到达1,74LS192输出经非门和非门后由1变为0之后，触 发第一个单稳态触发器，蜂鸣器发出1秒的音频报警信号。当计数器倒计时已到0,74LS192的输出经非门和与非门后由1变为0,第二 个单稳态触发器，使之输出持续时间为1分钟的高电平

16、。驱动蜂鸣器发出1分钟 的音频报警信号。7、控制电路首先使开关接地，使电路置数达到初始状态，即8分钟，然后使开关接另一 端进入8分钟倒计时状态，此时555多谐振荡器开始工作，同时指示灯每隔10秒循环点亮，计数器开始计时，当计数器倒计时已到0,74LS192的BO端输出为低电平，将此低电平信号与555多谐振荡器产生的10秒脉冲信号相与后，接到 6个D触发器的脉冲输入端，使整个电路的脉冲在计数到 0后消失，计数器不在 循环计数。17图25单刀双掷开关及与门控制电路五、总体设计电路图图26总体设计电路图总电路的工作过程：首先使开关接地，电路置数到达初始状态，然后使开关接另一端进入8分钟倒计时状态，指

17、示灯每隔10秒循环点亮，当时间还剩下181分钟时，蜂鸣器发出1秒的报警信号提醒演讲者，当8分钟时间到时，蜂鸣器 发出长达1分钟的报警信号提醒演讲者时间到，应停止演讲。硬件部分说明：在实验室做硬件实验时，由于时间的原因，我并没有把所有 的电路完全做出来，所以我挑选了 D触发器的分频实验来做。图27硬件实验图（D触发器的分频实验）六、心得体会在此次的演讲报时器设计过程中，我更加熟悉了芯片的结构及掌握了芯片的 工作原理和其具体的使用方法，要求熟悉逻辑电路及其芯片各引脚的功能， 那么 在电路出错时才能准确的找出错误所在并及时修正。在连接硬件实验时，我发现有时仿真和电路连接并不是完全一样的， 会遇到 各种各样的问题，比如芯片的问题或者是导线的问题等等。 所以在实验开始之前 一定要检查导线是否完好，在开始实验，在实验过程中，如果你反复检查电路没 问题但是就没有到达你预想的结果时， 此时你不妨换个芯片试试，有可能是芯片 坏了所以导致实验不成功。在做硬件实验时一定要认真。这次的课程设计，我受益匪浅。通过自己亲自选芯片，用其设计，对其功能19 和应用了解颇深，巩固了课堂上所学的理论知识，又掌握了集成电路芯片的