数字定时开关设计

1、II课程设计说明书 第 页数字式定时开关的设计摘 要该课程设计是设计一个数字式定时开关，数字式定时开关是由控制电路、脉冲发生电路、计数器、译码显示电路及报警电路五部分组成。通过BCD拨盘开关预置一个时间，通过计数器倒计时方式进行计数，当到达某一个时间时，发出一个信号，进而来控制电器的工作。当倒计时到“0”是，一直停留在在“0”，并且开关发出开关信号，输出端呈现高电平，开关处于开起状态，再按按钮，到计时开始。计时时间到驱动扬声器报警，并且不断发出蜂鸣警报。从而实现远程继电器的控制，用以控制交流家庭220V电器。该设计电路由555组成秒脉冲发生器，74LLS192构成一个倒计时的计时器，一个共阴L

2、ED显示当前的时间，一个拨码开关预设时间和蜂鸣器组成报警电路共同完成。用555芯片产生一个秒脉冲信号；555芯片的输出端接计数器74LS192的脉冲输入端，在74LS192的地址输入端接四个开关，通过调节开关的通断来改变预置的数值，这里计数器的计数方式为倒计数；计数器的输出端接到译码器4511BD的地址输入端，因为计数器的计数范围是90，所以通过译码器后输出的数值为90中的一个；在译码器的输出端接一个共阴数码管用来显示。在计数器的值为0时，报警电路自动报警，并且数码管一直显示为0，此时电路处于锁存状态，这样电路起到了计数、报警的作用。24关键字：秒脉冲发生器，BCD码，定时开关，报警电路，译码

3、显示 III课程设计说明书 第 页目 录1 绪论11.1 课题描述11.2 设计任务与要求11.3 基本工作原理及框图12 总体电路设计及分析22.1 总体电路设计22.2 工作原理23单元电路设计33.1控制电路33.2秒脉冲多谐振荡器33.3计数器43.4译码显示电路63.5 报警电路8总结9致谢10参考文献11附录12第 12 页课程设计说明书 1 绪论1.1 课题描述如今电子技术的发展很快,特别是新型集成电路、分立元件的不断投入市场，使得人们对电子技术应用的关注程度已大大超过了电子技术本身。由于集成电路技术的诸多优点。如省电,计时准确,性能稳定，价格低廉等。在计时、自动报时及自动控制等

4、领域发挥着重要的作用,在人们的日常生也愈加离不开数字化的各种家用电器，电子技术深入到人们生活的每一个角落。在工业生产中有许多地方都需要电子设备进行自动控制，例如数字式定时开关。这种具有很高的实用价值、价格比较低廉的电子产品，包含于各种大小家电产品，像全自动洗衣机、空调等都有开关定时这样的空能。实用数字式定时开关能够使一些电子产品更加自动化、智能化。 1.2 设计任务与要求设计并制作一数字式定时开关： 1采用BCD拨盘预置开关时间，其最大定时时间为9秒，计数时采用倒计时的方式并通过一位LED数码管显示； 2预置时间以后通过另一按钮控制并进行倒计时，当时间显示为0时，开关发出开关信号，输出端呈现高

5、电平，开关处于开态，再按按钮时，倒计时又开始。计时时间到驱动扬声器报警。 3编写设计报告，写出设计与制作的全过程，附上有关资料和图纸，有心得体会。 1.3 基本工作原理及框图数字式定时开关的设计电路框图如图1所示。 秒脉冲发生器 定时器 译码显示 控制电路 报警电路图1 数字式开关电路框图2 总体电路设计及分析2.1 总体电路设计该电路设计分为五大主要部分：控制电路、秒脉冲发生器、定时器、译码显示电路、报警电路。每一部分起到各自不同的功能，把他们互相之间配合起来组成整个系统，实现数字定时开关的功能。 由一个555芯片及其电容、电阻构成一个多谐振荡器，通过选定两个电阻（47K、50 K）和两个（

6、10F，0.01F）电容产生一个连续的秒脉冲信号，作为计数器的时钟脉冲。根据最大定时为9秒，定时预置可由四个单刀双掷开关控制输入电压。74LS192实现减计数功能，输入端连四个开关，其输出连CD4511输入实现译码功能，再由LED数码显示。24 74LS192由置数端、清除端CR、减法计数端CPD控制其功能。当时间显示为“0”时，即74LS192的13脚输出经过一个非门得到低电平“0”加至74LS192清零端使得13脚持续输出低电平从而使报警电路鸣声报警。2.2 工作原理如图2其工作原理是由555定时器构成的多谐振荡电路作为秒脉冲发生电路产生一脉冲信号，将此脉冲信号输入计时电路，计时电路由74

7、LS192构成，利用74LS192的减计数端进行倒计数，计数范围是09，由于输入的脉冲信号的频率接近一秒，计数器是每秒减一计数，再通过CD4511译码器进行译码由LED共阴数码管显示。报警电路可由一个低电平信号驱动蜂鸣器报警。当译码器的输出端全为低电平时，数码管上显示的是“0”,此时13脚出现一个高电平而经过一些门电路可以得到一个低电平来驱动蜂鸣器。这个高电平经过一个非门还能够反馈到计数器的清零端，使得计数器停止计数，数码管的显示停留在“0”。用到一个按钮开关控制计数器的清零端，使得再按按钮时，倒计时又开始。从而完成数字式定时开关的基本功能。图2电路设计仿真图3单元电路设计3.1控制电路如图2

8、利用74LS192的减计数端进行信号控制，五个开关作为置数和倒计时的控制。3.2秒脉冲多谐振荡器 如图3所示秒脉冲多谐振荡器原理图3秒脉冲多谐振荡器多谐振荡器的振荡周期T1计算公式为：T1=0.7*(R1+2R2)*C2 各参数的值：R1=50k R2=47k C2=10F将各参数的值代入上面的计算公式得：T1=0.99811s 则可得到1秒的脉冲。3.3计数器 74LS192是同步十进制可逆计数器，它具有双时钟输入，并具有清除和置数等功能，其引脚排列及逻辑符号如图4图4 74LS192引脚排列及逻辑符号图中：PL为置数端，CPU为加计数端，CPD为减计数端，TCU为非同步进位输出端，TCD为

9、非同步借位输出端，P0、P1、P2、P3为计数器输入端，MR为清除端，Q0、Q1、Q2、Q3为数据输出端。6其功能表表1所示表1 74LS192功能表输入输出MRCPUCPDP3P2P1P0Q3Q2Q1Q0100000dcbadcba011加计数011减计数 74LS192为可预置BCD可逆计数器。其引脚图图5所示。当MR为高电平时,计数器置0。为低电平时，进行预置数操作，P0P3上的数据置入计数器中。当CPU=“1”时，在CPU上跳变，计数器减一计数。可由置数端和P0P3数据输入端完成数字定时功能，在09内任意置数。73.4译码显示电路图5 译码显示电路1、 如图6译码显示电路选用CD451

10、1进行译码，选用共阴LED数码管进行显示2、 数码显示译码器（1）七段发光二极管数码管一个LED数码管可用来显示一位09十进制数和一个小数点。小型数码管（0.5寸和0.36寸）每段发光二极管的正向压降，随显示光（通常为红、绿、黄、橙色）的颜色不同略有差别，通常约为22.5V，每个发光二极管的点亮电流在510mA。LED数码管要显示BCD码所表示的十进制数字就需要有一个专门的译码器，该译码器不但要完成译码功能，还要有相当的驱动能力。89图6 共阴连接及共阳连接图7 LED数码管引脚图本次设计采用LED共阴连接的数码管（“0”电平驱动）如图6所示。（2）BCD码七段译码驱动器 本设计系采用CD45

11、11 BCD码锁存七段译码驱动器。驱动共阴极LED数码管。 图8 CC4511引脚图 A、B、C、D BCD码输入端 a、b、c、d、e、f、g 译码输出端，输出“1”有效，用来驱动共阴极LED数码管。 测试输入端，“0”时，译码输出全为“1” 消隐输入端，“0”时，译码输出全为“0” LE 锁定端，LE“1”时译码器处于锁定（保持）状态，译码输出保持在LE0时的数值，LE0为正常译码。表2 CD4511功能表输 入输 出LEDCBAabcdefg显示字形01111111010000000消隐011000011111100110001011000001100101101101011001111

12、1100101101000110011011010110110110110110001111101101111110000011100011111110111001111001101110100000000消隐01110110000000消隐01111000000000消隐01111010000000消隐01111100000000消隐01111110000000消隐111锁 存锁存表2为CD511功能表。CD511内接有电阻，故只需在输出端与数码管笔段之间串入限流电阻即可工作。译码器还有拒伪码功能，当输入码超过1001时，输出全为“0”，数码管熄灭。2 3.5 报警电路报警电路选用连接一个蜂

13、鸣器够成报警电路。当74LS192的输出全为“0”时，经过门电路得到一个高电平驱动报警电路工作。只要四个输出有一个是高电平则得到的是一个低电平。到了“0”，蜂鸣器报警。没到“0”，不报警。3总结该课程设计经过一个星期的努力已经基本达到了任务要求，设计初期，我复习了数字电子技术等知识，并对每一个部分进行了分析。设计中期，画出电路初期设计图，对每一个部分分别进行设计，仿真。如秒多谐振荡器、控制电路、译码显示、报警电路。设计后期，对每一部分进行连接，综合调试，得到最后的设计图。设计期间得到了同学、朋的指导和帮助，在此深表谢意。此次实验主要应用到555芯片实现秒脉冲，74LS192芯片的预置数和自减计

14、数功能，通过秒脉冲发生器用以自减计数，通过拨码开关进行预置数，并通过CD4511进行译码，最后通过一个LED数码管显示倒计时，整个电路组成了数字式定开关，本次设计能基本上满足设计要求。 课程设计是本科教育非常重要的阶段，我初步掌握了电子技术设计的基础理论、方法、步骤。在以后的学习生活中，我将加强专业知识的学习，争取早日成为一名优秀的工程师。在此再次感谢在毕业设计中指导帮助我的老师和同学。致谢本设计的顺利完成，首先要感谢我的指导老师和辅导老师。他们学识渊博、治学严谨，平易近人，在他们的悉心指导中，我不仅学到了扎实的专业知识，也为以后的工作奠定了坚实的基础；他们严谨的治学态度，一丝不苟的工作作风和

15、诲人不倦的育人精神让我受益菲浅。在设计的整个过程中，给予我精心的指导与帮助，为我们的设计付出了辛勤的劳动，倾注了大量时间和精力，在此向他们表示诚挚的敬意和衷心的感谢。感谢信息工程学院11级电子信息工程所有曾经帮助过我的老师和同学，他们教授与帮助，使我获得了大量的知识，在此我深深地表示敬意和由衷的感激之情。最后，我要感谢所有在论文撰写过程中给我以支持和帮助的老师、同学和朋友们。参考文献1 赵春华，张学军.Multisim9电子技术仿真实验M.北京：机械工业出版社，2007. 2 宋家友，乐丽琴.数字电子技术M.哈尔滨：哈尔滨工程大学出版社，2001.3 贾秀美.数字电路实践技术（第一版）M.中国科学技术出版社，2000. 4 王毓银.脉冲与数字电路（第三版）M.高等教育出版社，1999. 5 路勇.电子电路实践及仿真（第一版）M.清华大学出版社，2004. 6 岳怡.数字电路与数字电子技术（第一版）M.西北工业大学出版社，2001. 7 刘常澍.数字逻辑电路（第一版）M.国防工业出版社，2002. 8 赵学良，张国华.电源电