电子技术课程设计 可预置定时电路

1、电子技术课程设计-可预置定时电路学院 专业班级 姓名 学号 指导教师 目 录 HYPERLINK l 设计内容及要求 一、设计任务与要求 HYPERLINK l 设计内容及要求 3 HYPERLINK l 总体框图 二、总体框图 HYPERLINK l 总体框图 3 HYPERLINK l 选择器件 三、器件选择 HYPERLINK l 选择器件 4 HYPERLINK l 功能模块 四、功能模块 HYPERLINK l 功能模块 8 HYPERLINK l 总体设计电路图 五、总体设计电路图 HYPERLINK l 总体设计电路图 14 HYPERLINK l 实验结果及分析 六、实验结果及

2、分析 HYPERLINK l 实验结果及分析 15 HYPERLINK l 心得体会 七、心得体会 HYPERLINK l 心得体会 15 HYPERLINK l 参考文献 八、参考文献 HYPERLINK l 参考文献 16可预置定时电路设计报告一、设计内容及要求： 1、任务：设计一个可预置定时电路。2、要求：a. 设计一个可灵活预置时间的计时电路，要求具有时间显示功能，能准确的预置和清零。b. 设置外部开关，控制计时器的直接清零、启动和暂时连续计时。c. 要求计时电路递减计时时，每隔一秒，计时器减一。d. 当计时器递减时间到零（即定时时间到）时，显示器上显示00，同时发出光电报警信号。二、

3、总体框图本设计主要由四大模块电路构成：计数器、显示器、音响电路、控制电路。计数器功能是用两个可预置数减法计数器组成，实现从99减到0秒，该计数器可以由两块MSI计数器构成，一块十进制，一块六进制，组合起来就构成六十进制计数器，这里用的是两片74LS192；仿真和硬件操作中都可以直接接七段数码显示译码器。 仿真和硬件操作中没有音响,所以用发光二极管代替。控制电路实现的功能有启动，暂停/连续，译码显示电路的显示，灭灯。控制器随着计数器计数的状态发生改变，计时期间，用电器开关断开，当计时完毕时，用电器开关闭合。计数器：对时钟信号进行记数并减位,秒和秒之间10进制,显示器：采用2片LED显示器把各位的

4、数值显示出来，是计数器最终的输出，有秒； 控制器：控制电路是对计数器的工作状态（记时开始/暂停/继续/复位等）进行控制的单元，可由触发器和开关组成。本实验中，我主要设计的是秒的计数，即课程设计要求中的1、2两点，实现计数器和显示器；并设计开机和节结束置数的控制器来实现计数器的置数和减计数。所参考的原理框图如下： 秒脉冲发生器秒计数器译码|显示电路控制电路报警电路信号可预置定时电路的原理框图三、选择器件1、74LS04是6非门(反相器)，它的工作电压是5V，它的内部含有6个coms反相器，74LS04的作用就是反相把1变成0。 74LS04六个独立的反相器（6个非门）。它的功能表：引脚功能：输入

5、是A，输出是Y，6个相互独立倒相。供电电压5V，电压范围在4.755.25V内可以正常工作。门数6，每门输入输出均为TTL电平（2v高电平）,低电平输出电流-0.4mA,高电平输出电流8mA。2、74LS00是常用的2输入四与非门集成电路，他的作用很简单顾名思义就是实现一个与非门。它的功能表如下：Vcc 4B4A 4Y 3B3A 3Y _14 13 12 11 10 9 8 Y = AB ） 2输入四正与非门 74LS00 1 2 3 4 5 6 7 1A 1B 1Y2A 2B2Y GND 74LS00真值表：A1 B=1 Y=0A0 B=1 Y=1A1 B=0 Y=1A0 B=0 Y=13、

6、74LS10管脚图74LS10引脚图：Vcc 1C 1Y 3C 3B 3A 3Y 14 13 12 11 10 9 8 Y = ABC ） 3输入三正与非门 74LS10 1 2 3 4 5 6 7 1A 1B 2A 2B 2C 2Y GND四、功能模块1译码显示电路 选用器件时应注意显示译码器和显示器的相互配合。一是驱动功率要足够大，二是逻辑电平要匹配。例如，采用共阴型LED数码管应选“译中”为高电平的译码器；高电平驱动LED数码管时不能用普通TTL译码器，应选用功率门或者OC门。2开关启/停控制电路防抖动开关电路由于机械开关的机械振动不适合对反应速度极快的门电路进行控制， 否则会发生误操作

7、，所以应加防抖动电路产生稳定的0/1输出。启/停控制电路当 Q1=1（开关置于启动位置）时，秒CP可加进秒计数器；Q1=0（开关置于暂停位置）时，秒CP被封锁；CP为固定“1”，则计时停止。Q2为时间结束时发出的控制信号：当Q2=0时，计数器计时；当Q2=1时，计时器停止计数。清零电路若选用加法计时，则当计到全场X秒后，要继续开始新的一次计时，必须清零。开机时要求清零，可选用RC电路来实现，如图:3、置数电路开机置数电路设计的电路要求开机能正确置数，可以选用RC电路的瞬态响应来实现。开机时由于电容两端电压不能突变，则上图中初始电压Uc1（0）=0V，反相后若置数信号要求高电平有效，可利用这个高

8、电平信号去置数。经过一段时间后，Uc1充电至高电平，经反相后，置数信号将不再起作用，应许进行计时。若置数信号要求低电平有效，则可将R、C互换。采用非门是为了加一级门电路隔离干扰，提高抗干扰能力。 R、C参数的选择要考虑两个因素：延迟时间和器件对高低电平的要求。若RC太小，则置数不可靠，因为时间太短，来不及动作。若RC时间常数太大，会使开机高电平置数图中的Uc1无法充电至高电平范围（2、7）；或会使开机低电平置数电路中的Uc2无法达到要求的低电平范围，两种情况都会使置数一直进行，无法正常进行计时。时间结束电路上图四所示电路，根据减法计数器的特点，当计时器减至 “00”秒时，定时结束，应取出一个控

9、制信号来。所选器件74LS192的逻辑功能可知，计时器减至0时其借位输出端BO的后半个周期会出现低电平，将分计时器十位D触发器的Q端和分计时器个位及秒计时器的三个74LS192的借位输出BO相“或”，就得到低电平有效的“定时结束”控制信号，利用此信号使Q2置1，表示定时结束。 利用Q2=1可以控制计时器置初始值、音响电路发声、计时器暂停工作。然后将钮子开关K拨至暂停位置可以使Q2恢复为0，不再置初始值从而允许计时开始，停止音响提示、允许计时器工作。当休息时间到后，用钮子开关K拨至启动位置，又可开始新的计时。这样每次定时结束时，用钮子开关关断声音，下一次定时时再用钮子开关启动。每次定时结束置数电

10、路计数器只在开机时置数1，而计时器在开机时置“99秒”，还在每次定时结束后也应该置数，来保证下一定时的顺利进行。由下图可知：开机置数（Yc1=1）与节时间到置数（Q2=1）的逻辑关系为相“或”。选用或门及非门实现相应的控制。3音响电路音频振荡器音频振荡信号VS可为正弦波或矩形波，一般800-1000HZ，可选用多种方案实现，如RC环形振荡器、自激对称多谐振荡器、555集成定时器构成的振荡器等。门控电路及喇叭电路图六所示的门控电路及喇叭电路，利用TTL的功率门或OC门直接驱动小功率喇叭发声。CP1是周期1S的矩形波，则会产生隔半秒的嘟声，Q2是每次定时的时间结束控制信号。报警电路报警电路可用55

11、5定时器构成，也可用发光二极管代替。用555定时器需要构成振荡器，相对于用发光二极管比较复杂。4、安装调试安装完成一部分单元电路后，应先调试该单元电路功能，正常后再与其他的单元电路连接起来，最后统一调试。调试步骤如下：主电路显示电路-译码电路-六十进制和二十进制的减法计时器、十进制的加法计数器开关启/停控制电路防抖动开关电路-启/停控制器置数电路开机置数电路通过开关机，检查是否可靠实现开机置数功能，并且将开关置启动位置，检查是否实现了十二进制减法计数器和四进制加法计数器。每次定时的时间结束电路先检查当计数器减至 “00”秒时，即Q2是否置为1，计时器是否暂停工作。然后将钮子开关K拨至暂停位置，

12、观察Q2是否恢复为0；再将钮子开关K拨至启动位置，观察是否计时器开始计时。每次定时的时间结束置数电路应当先检查计时器减至 “00”秒时，即Q2置数为1时，计时器是否置初始值。然后将钮子开关K拨至暂停位置后再启动，观察是否计时器开始倒计时。音响电路音频振荡器-门控电路-喇叭电路五、总体设计电路图 总体电路原理图如图所示，当开关A接右时，经防抖动开关输出为低电平，经过与门，仍为低电平，则LD=0，实现置数；开关A接左时，输出为高电平。图中的暂停/连续开关由空格键控制，当接右时，经防抖动开关输出为1，BO无借位时输出为1，有脉冲时为1，经三输入的与非门为0，再经与非门为1，所以能正常工作；当开关接左

13、时，经防抖动开关后为0，经两个与非门仍为0，实现暂停计时。控制电路由两片74LS192组成，用74LS192来控制计数器99递减计时，在控制电路中用A和空格分别来控制电路的启动、暂停/连续或是停止工作。在这当中CP的作用也是不同的，当A和空格为“1”时，CP经非门为0，LD为1，电路开始计时，当A为“0”时，CP=1，有清零功能，LD=0，有置数功能，电路不工作并置数，显示器就为“1” “2” “0” “0”。当空格置为“0”时，计时器暂停工作，则CP停止工作。当空格为“1”时，CP继续工作。六、实验结果及分析1、拨动开关，当A=0时重新置数，当A=1时开始计数。当按空格键输出为0时暂停，当按

14、空格键输出为1时继续。2、当计时器从99秒递减到0秒时，数码显示器不灭灯，同时发光二极管发光报警。3、手动控制K1和K2实现暂停和连续功能。4、在MULTISIM中进行仿真用Multisim2001进行模拟仿真，按照实验设计好的电路在Multisim2001中进行放置元件、设置电路参数、连接各元件，然后进行功能测试，经几次修改布线错误最终仿真成功。其中也出现些不可避免的误差，例如刚开始时不能实现六十进制。5、实验连线时比较成功。七、心得体会这次的课程设计,学生可以选择老师的题目，也可以自己命题,很有趣味,同时也可以学到很多东西. 我认为,在这个学期的课程设计中,收获颇多，在此过程中,我们通过查找大量资料,请教老师,以及不懈的努力,不仅培养了独立思考,动手操作的能力,在各种其它能力上也都有了提高.更重要的是,在实验课上,我们学会了很多学习的方法.而这是日后最实用的,真的是受益匪浅.要面对社会的挑战,只要不懈的努力，任何事情都会做到很好。通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，这毕竟第一次做的，难免会遇到过各种各样的问题，同时在设计的过