可调延时电路设计 数字电子技术

-.z.成绩成绩课程设计说明书题目：可调延时电路设计课程名称：数字电子技术学院：电子信息与电气工程学院学生**：学号：专业班级：指导教师：2021年6月6日-.z.课程设计任务书设计题目可调延时电路设计学生**所在学院电子信息与电气工程学院专业、年级、班设计要求：1、设计制作一个可调延时电路；2、用5V电源供电；3、通过电位器调节延时时间，延时时间可调范围为0～10分钟；4、用按键触发电路产生延时；5、用LED灯指示延时状态，LED灯亮，延时开场，LED灯灭，延时完毕；学生应完成的任务：1、用Multisim软件设计与仿真电路；2、用Altium

Designer软件设计原理图；

3、用Altium

Designer软件设计PCB板；4、制作PCB板，并安装调试；

5、书写课程设计报告；参考文献：[1]童诗白.模拟电子技术根底[M].:高等教育,2005.[2]臧春华.电子线路设计与应用[M].:高等教育,2005.[3]邱关源,罗先觉.电路〔第五版〕[M].:高等教育,2006.[5]谷树忠.AltiumDesigner教程-原理图、PCB设计与仿真[M].:电子工业,2021[6]彭介华.电子技术课程设计指导[M].高等教育.2021.12

工作指导教师〔签名〕：学生〔签名〕：-.z.可调延时电路设计摘要：设计一个可调延时电路，该电路可以实现延时LED灯亮的时间。该电路主要由有555定时器，电位器，发光二极管，电阻，电容构成，其中可通过调节电位器来调控延时时间，通过测LED亮的时间来确认延时时间，经Multisim仿真测试，该电路可以实现可调延时功能。利用.AltiumDesigner软件对电路进展了原理图设计和PCB设计，并对电路进展了安装和调试，电路成功运行。关键词：可调延时；555定时器；设计原理;电路仿真-.z.目录1设计背景………………11.1设计背景……………11.2可调延时电路作用和主要器件……12设计方案………………12.1设计原理……………12.2设计要求……………13方案实施…………………23.1原理图设计…………23.2PCB制作……………43.3安装和调试…………54结果与结论……………65收获与致谢………………66参考文献…………………77附件……………………77.1电路原理图…………77.2PCB布线图……………87.3元器件清单…………87.4可调延时电路实物图………………9-.z.1.设计背景1.1设计背景随着电子技术的进步，各类电子元件都给人们的生活带来巨大变化，而我今天提到的可调延时电路，是近几年来人们不可获缺的重要局部，小到微波炉，电饭锅，全自动洗衣机，它们运用可调延时电路来实现预约功能，让你在全心学习工作之时，电气自动运行，帮你洗衣做饭；大到工业自动化，各类延时可使人们远离危险区域。由此可见延时电路在生活中无处不在，有着极其广泛的应用，作为电气学院的一名学生设计一个可调延时电路是非常有必要的。1.2延时电路作用和主要器件在数字电路设计中有时需要把一个信号延时一段时间再和另一信号作用。可调延时电路是通过按键触发，使得电路信号得到延迟。核心器件是555定时器，由一个LED灯表现出延时时间。2.设计方案2.1设计原理采用含555定时器、电阻、电容、LED灯、电位器和按键所组成。简要分析：接通5V直流电源后通过按动按键触发，输出为1使得LED灯发亮，断开电源后，延时电路会在没有下一个触发信号到来时使灯LED持续亮一段时间，持续时间的长短由电容C的充放电时间常数决定，从而实现延时效果。555定时器接成单稳态触发器，控制电阻电容，简单易制、本钱低、节电又方便。2.2设计要求电路延时主要表现为接通5V直流电源后通过按动按键触发，LED灯亮，断开电源后LED灯不会立刻变暗，而会亮一段时间后再变暗，即表现为延时。电路构造框图如图所示LED灯亮接通电源按下按键LED灯亮接通电源按下按键断开按键LED灯灭LED灯亮10秒后断开按键LED灯灭LED灯亮10秒后图电路构造框图3.方案实施3.1原理图设计555定时器是一种中规模集成电路，外形为双列直插8脚构造，体积很小，使用起来方便。只要在外部配上几个适当的阻容元件，就可以构成史密特触发器、单稳态触发器及自激多谐振荡器等脉冲信号产生与变换电路，产生单位脉冲，用于触发计数器。555定时器的逻辑符号图和组成图如图图所示图3.1.1

555定时器的逻辑符号图图3.1.2555定时器组成图它含有两个电压比拟器，一个根本RS触发器，一个放电开关T，比拟器的参考电压由三只5KΩ的电阻器构成分压，它们分别使高电平比拟器C1同相比较端和低电平比拟器C2的反相输入端的参考电平为2/3Vcc和1/3Vcc。C1和C2的输出端控制RS触发器状态和放电管开关状态。当输入信号输入并超过2/3Vcc时，输入触发器复位，555的输出端3脚输出低电平，同时放电，开关管导通；当信号自2脚输入并低于1/3Vcc时，触发器置位，555的3脚输出高电平，同时放电，开关管截止。DR是复位端，当其为0时，555输出低电平。平时该端开路或接。当按下按键K时，电容C1接地导致电容的电压下降，电容电压的下降导致2脚电压下降到小于1/3Vcc，此时电源给C2充电，导致6脚电压慢慢上升，经过t=(R2+R3)C1*ln3时间后上升到大于2/3Vcc时，3脚输出为"0〞，LED灯熄灭，此时6脚电压又下降到0，因为按键已经松开，2脚电压为Vcc，继续保持LED灯不亮。接通电源后LED不亮，按一下按键后LED灯亮几秒后熄灭，不按按键时LED不亮。设计可调延时电路原理图如图所示图可调延时电路原理图3.2PCB制作在原理图设计正确的情况下，使用AltiumDesigner软件进展PCB板的设计,同时要考虑PCB尺寸大小。PCB尺寸过大时，印制线条长，阻抗增加，抗噪声能力下降，本钱也增加；过小，则散热不好，且邻近线条易受干扰。尽量加租电源线宽度，减少环路电阻。同时、使电源线、地线的走向和数据传递的方向一致，这样有助于增强抗噪声能力.输入输出端用的导线应尽量防止相邻平行，最好加线间地线，以免发生反应藕合,对线路进展布局，使得电路连接简化清晰。PCB板如图所示图PCB图3.3安装调试〔1〕接实物图，检查电路是否导通。〔2〕电容和三极管各级容易接错，需要仔细检查其正负电极。〔3〕第一次焊接电路时，容易使铜线擦掉，焊接好后，要检查电路是否断路。〔4〕注意平安,焊接完后按照电路图逐一检查电路有没有漏焊的问题。〔5〕在确认线路没有问题的情况下连接电源调试，之后用电源逐个模块进展检查。参加5V电压后看能否正常工作,是否到达预期效果。4.结果与结论我们首先在Multisim软件上进展电路的设计，设计好后进展仿真。经过仿真后发现按动触动开关S之后发光二极管正常发光,但是不能实现延时,经过认真检查分析后,发现是电容的大小弄错了,经过改正，再次仿真后得到了正确的电路原理图。之后利用AltiumDesigner软件进展PCB的设计与封装。经过调整各元件的位置，设计好PCB板。完成制板，焊接，可是再次接通电源后LED灯又不亮了，通过用万用表检测各电路间的电压，发现可能是LED灯的极性接反了，修改正后，LED灯真的亮起来了，而且到达了延时的效果，这一刻我知道我们的可调延时电路做成功了。5.收获与致谢这次数字电子课程设计我们历时两个星期,在两个星期后的今天我已明白课程设计对我来说的意义，它不仅仅是让我们把所学的理论知识与实践相结合起来，提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。作为一名电气工程及其自动化专业的大二学生，我觉得做数字电子课程设计是十分有意义的，而且是十分必要的。在已度过的大学时间里，我们大多数接触的是专业课。我们在课堂上掌握的仅仅是专业课的理论知识，如何去锻炼我们的实践能力？如何把我们所学的专业根底课理论知识运用到实践中去呢？我想做类似的课程设计就为我们提供了良好的实践平台。在做本次课程设计的过程中，我感触最深的当属查阅大量的设计资料了。为了让自己的设计更加完善，查阅这方面的设计资料是十分必要的，同时也是必不可少的。总之，这次的课程设计让我学到了很多东西，牢记了很多东西。体会到理论到实践有很大的距离，从理论到实践是一次质的跨越，只有把理论运用到实际中，才能表达出知识的作用和价值。感谢系里给予我们这个珍贵的平台，让我们有了锻炼自己、展示自己的时机。感谢所有帮助过我们的同学和教师！在此我们真诚的对你们说一句：谢谢！我们会把教师们的教诲铭记在心，运用到今后的学习和工作中！6.参考文献[1]童诗白.模拟电子技术根底[M].:高等教育,2005.[2]臧春华.电子线路设计与应用[M].:高等教育,2005.[3]邱关源,罗先觉.电路〔第五版〕[M].:高等教育,2006.[4]秦长海,*天鹏,翟亚芳.数字电子技术[M].:大学,2021.[5]谷树忠.AltiumDesigner教程-原理图、PCB设计与仿真[M].:电子工业,2021.[6]彭介华.电子技术课程设计指导[M].高等教育.2021.12

7.附件7.1电路原理图电路原理图如图所示图可调延时电路原理图7.2PCB布线图PCB布线图如图所示。图PCB布线图7.3

元器件清单元器件清单如表所示表元器件清单按键1电位器100K×1555定时器

1电容220uF×110nF×1发光二级