可控延时电路设计

-.z.目录TOC\o"1-3"\p""\h\z\u摘要………………………11设计任务与要求………………………12设计思路………………12.1方案一…………12.2方案二…………22.3方案选取………………………22.4器件选取………………………23方案模块分析…………23.1555延时电路…………………23.2继电器控制电阻模块…………33.3数字开关………………………34器件特性………………44.1555定时器……………………44.2D触发器………………………64.2.1D触发器特性…………84.3继电器…………95总体设计电路图……………………12设计心得………………13参考文献………………14致谢…………………15可控延时电路设计摘要：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，而我今天提到的可控延时电路，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，它们运用可控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。关键词：延时；可控；数字电路1设计任务与要求设计延时电路；至少延时1小时；延时时间可控。2设计思路2.1方案一利用555设计出1Hz的标准时基脉冲，在接入计数模块，数码显示模块来实现时间控制，并显示剩余时间。模块图如图1所示。数码显示电路数码显示电路数字开关脉冲发生电路计数模块数字开关脉冲发生电路计数模块图1功能模块图优点：准确度高，对于时间的控制可以准确到ms级，并配有数码显示电路，对于延时时间长短及剩余延时时间均可一目了然。缺点：基于时序电路设计，当计数时间较长时，〔假设为1小时，在1Hz脉冲下〕需要5到6个芯片，再加上555构成的时基电路，需要芯片较多，不易实现。2.2方案二利用555的单稳态电路，设计较长的延时。通过改变电阻来更改控制延时时间。电子开关555延时电路电子开关555延时电路电阻调节模块图2功能模块图优点：可进展较长的延时，应用芯片较少缺点：准确度较低延时时间约等于1.1RC，不方便计算，且由于R,C的制造工艺干扰，精度差，且利用数字电路控制电阻不方便。2.3方案选取由于本设计的设计目的时间较长，应选用方案二。2.4器件选取定时器555，电阻，电容，三极管，二极管，继电器，74LS138芯片。3方案模块分析3.1555延时电路图3555延时电路3.2继电器控制电阻模块如图4所示图4继电器控制电阻模块3.3数字开关如图5所示图5数字开关4器件特性4.1555定时器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。它在波形的产生与变换、测量与控制、定时电路、家用电器、电子玩具、电子乐器等方面有广泛的应用。表1双极性型5G555的主要性能参数参数名称符号单位参数电源电压VCCV5~16电源电流ICCmA10阈值电压VTHVVCC触发电压VTRVVCC输出低电平VOLV1输出高电平VOHV13.3最大输出电流IOMA*mA≤200最高振荡频率fMA*KHz≤300时间误差△tnS≤5①

VTH即Vi1,VTR即Vi2。表2CMOS型7555的主要性能参数参数名称符号单位参数电源电压VCCV3~18电源电流ICCμA60阈值电压VTHVVDD触发电压VTRVVDD输出低电平VV0.1输出高电平VV14.8最大输出电流IOMA*mA≤200最高振荡频率fMA*KHz≥500时间误差△tnS

集成555定时器有双极性型和CMOS型两种产品。一般双极性型产品型号的最后三位数都是555，CMOS型产品型号的最后四位数都是7555.它们的逻辑功能和外部引线排列完全一样。器件电源电压推荐为4.5～12V，最大输出电流200mA以内，并能与TTL、CMOS逻辑电平相兼容。其主要参数见表1。555定时器的管脚排列和内部电路框图及逻辑符号分别如图6和图7所示。图6管脚分布图7原理框图和引脚4.2D触发器如图8所示图8触发器电平触发的主从触发器工作时，必须在正跳沿前参加输入信号。如果在CP高电平期间输入端出现干扰信号，则就有可能使触发器的状态出错。而边沿触发器允许在CP触发沿来到前一瞬间参加输入信号。这样，输入端受干扰的时间大大缩短，受干扰的可能性就降低了。边沿D触发器也称为维持-阻塞边沿D触发器。SD和RD接至根本RS触发器的输入端，它们分别是预置和清零端，低电平有效。当SD=1且RD=0时,不管输入端D为何种状态，都会使Q=0，Q非=1，即触发器置0；当/SD=0且/RD=1时，Q=1，Q非=0，触发器置1,SD和RD通常又称为直接置1和置0端。我们设它们均已参加了高电平，不影响电路的工作。工作过程如下：〔1〕CP=0时，与非门G3和G4封锁，其输出Q3=Q4=1，触发器的状态不变。同时，由于Q3至Q5和Q4至Q6的反应信号将这两个门翻开，因此可接收输入信号D，Q5=D，Q6=Q5非=D非。如图9所示。\o"查看图片"图9D触发器原理〔2〕当CP由0变1时触发器翻转。这时G3和G4翻开，它们的输入Q3和Q4的状态由G5和G6的输出状态决定。Q3=Q5非=D，Q4=Q6非=D非。由根本RS触发器的逻辑功能可知，Q=Q3=D。〔3〕触发器翻转后，在CP=1时输入信号被封锁。这是因为G3和G4翻开后，它们的输出Q3和Q4的状态是互补的,即必定有一个是0，假设Q3为0，则经G3输出至G5输入的反应线将G5封锁，即封锁了D通往根本RS触发器的路径；该反应线起到了使触发器维持在0状态和阻止触发器变为1状态的作用,故该反应线称为置0维持线,置1阻塞线。Q4为0时，将G3和G6封锁，D端通往根本RS触发器的路径也被封锁。Q4输出端至G6反应线起到使触发器维持在1状态的作用，称作置1维持线；Q4输出至G3输入的反应线起到阻止触发器置0的作用,称为置0阻塞线。因此，该触发器常称为维持-阻塞触发器。总之，该触发器是在CP正跳沿前承受输入信号，正跳沿时触发翻转，正跳沿后输入即被封锁,三步都是在正跳沿后完成，所以有边沿触发器之称。与主从触发器相比,同工艺的边沿触发器有更强的抗干扰能力和更高的工作速度。D触发器特性〔1〕特征方程Qn+1=D〔2〕时序图如图10所示图10D触发器时序图4.3继电器继电器工作原理如图11所示\o"查看图片"图11继电器工作原理当输入量(如电压、电流、温度等)到达规定值时，继电器使被控制的输出电路导通或断开。输入量可分为电气量(如电流、电压、频率、功率等)及非电气量(如温度、压力、速度等)两大类。继电器具有动作快、工作稳定、使用寿命长、体积小等优点。广泛应用于电力保护、自动化、运动、遥控、测量和通信等装置中。4.474LS138对于74LS1378当一个选通端〔G1〕为高电平，另两个选通端〔/(G2A)和/(G2B)〕为低电平时，可将地址端〔A、B、C〕的二进制编码在一个对应的输出端以低电平译出。74LS138的作用:利用G1、/(G2A)和/(G2B)可级联扩展成24线译码器；假设外接一个反相器还联扩展成32线译码器。假设将选通端中的一个作为数据输入端时，74LS138还可作数据分配器。如图12为用与非门组成的3线-8线译码器74LS138的内部电路。图1274LS138译码器内部电路表474LS138功能表无论从逻辑图还是功能表我们都可以看到74LS138的八个输出管脚，任何时刻要么全为高电平1—芯片处于不工作状态，要么只有一个为低电平0，其余7个输出管脚全为高电平1。如果出现两个输出管脚在同一个时间为0的情况，说明该芯片已经损坏。当附加控制门的输出为高电平〔S＝1〕时，可由逻辑图写出由上式可以看出，在同一个时间又是这三个变量的全部最小项的译码输出，所以也把这种译码器叫做最小项译码器。5总体设计电路图图13总体设计电路图设计心得两周课程设计完毕了，但是从中学到的知识会让我受益终身。发现、提出、分析、解决问题和实践能力的提高都会受益于我在以后的学习、工作和生活中。设计过程，好比是我们人类成长的历程，常有一些不如意，但毕竟这是第一次做，难免会遇到各种各样的问题。在设计的过程中发现了自己的缺乏之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够结实。我们通过查阅大量有关资料，并和同学互相讨论，交流经历和自学，假设遇到实在搞不明白的问题就会及时请教教师，使自己学到了不少知识，也经历了不少艰辛，但收获同样巨大。通过这次课程设计我也发现了自身存在的缺乏之处，虽然感觉理论上已经掌握，但在运用到实践的过程中仍有意想不到的困惑，经过一番努力才得以解决。这也激发了我今后努力学习的兴趣，我想这将对我以后的学习产生积极的影响。通过这次设计，我懂得了学习的重要性，了解到理论知识与实践相结合的重要意义，学会了坚持、耐心和努力，这将为自己今后的学习和工作做出了最好的典范。参考文献[1]脉冲与数字电路，顾德仁,万栋义主编，高等教育,1986

[2]电子技术根底课程设计，孙梅生主编，高等教育,1989.第一版

[3]电子技术根底,王至正主编，高等教育,1988.第一版

[4]电路分析根底，李翰荪主编，高等教育,1993.第三版

[5]数字电子技术