數(shù)字電路課程設(shè)計(jì)--實(shí)用數(shù)字式定時(shí)開關(guān)設(shè)計(jì)

1、<p>　　實(shí)用數(shù)字式定時(shí)開關(guān)設(shè)計(jì)</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　數(shù)字式定時(shí)開關(guān)電路是起定時(shí)報(bào)警或者定時(shí)開關(guān)電器的電路，在日常生活中應(yīng)用很廣。當(dāng)今社會(huì)許多家用電器都有定時(shí)功能，定時(shí)可以節(jié)省能源，還可以提醒用戶電器的工作狀態(tài)，比如家用電扇有一個(gè)定時(shí)開關(guān)，在達(dá)到設(shè)定的時(shí)間后電動(dòng)機(jī)會(huì)自動(dòng)停止轉(zhuǎn)動(dòng)。</p><p

2、>　　本組課程設(shè)計(jì)的題目是：數(shù)字式定時(shí)開關(guān)。用555芯片產(chǎn)生一個(gè)秒脈沖信號(hào)；555芯片的輸出端接計(jì)數(shù)器74ls192【2】的脈沖輸入端，在74ls192的地址輸入端接四個(gè)開關(guān)，通過(guò)調(diào)節(jié)開關(guān)的通斷來(lái)改變預(yù)置的數(shù)值，這里計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)方式為倒計(jì)數(shù)；計(jì)數(shù)器的輸出端接到譯碼器4511BD【1】的地址輸入端，因?yàn)橛?jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)范圍是9～0，所以通過(guò)譯碼器后輸出的數(shù)值為9～0中的一個(gè)；在譯碼器的輸出端接一個(gè)共陰數(shù)碼管，用來(lái)顯示倒計(jì)時(shí)。在計(jì)數(shù)器的值

3、為0時(shí)，報(bào)警電路自動(dòng)報(bào)警，并且數(shù)碼管一直顯示為0，此時(shí)電路處于鎖存狀態(tài)，這樣電路起到了計(jì)數(shù)、報(bào)警的作用。 </p><p>　　關(guān)鍵字：定時(shí)開關(guān)、報(bào)警、BCD碼、譯碼顯示 </p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>

4、;　　1 緒論1</b></p><p>　　1.1 課題描述1</p><p>　　1.2 設(shè)計(jì)任務(wù)與要求1</p><p>　　1.2.1課題簡(jiǎn)介1</p><p>　　1.2.2 設(shè)計(jì)說(shuō)明1</p><p>　　1.2.3設(shè)計(jì)要求1</p><p>　　1.3 基本

5、工作原理及框圖2</p><p>　　2 相關(guān)芯片及硬件電路設(shè)計(jì)2</p><p>　　2.1電路元件清單2</p><p>　　2.2鎖存器電路的設(shè)計(jì)3</p><p>　　2.3 編碼器電路的設(shè)計(jì)4</p><p>　　2.4 譯碼器電路和數(shù)碼管顯示電路的設(shè)計(jì)4</p><p&g

6、t;　　2.5 倒計(jì)時(shí)電路的設(shè)計(jì)5</p><p>　　2.6 時(shí)鐘電路的設(shè)計(jì)6</p><p>　　2.7 單穩(wěn)態(tài)電路及蜂鳴器的設(shè)計(jì)7</p><p><b>　　3 整體電路8</b></p><p><b>　　總 結(jié)10</b></p><p><

7、;b>　　致 謝11</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)12</b></p><p><b>　　1 緒論</b></p><p><b>　　1.1 課題描述</b></p><p>　　數(shù)字式定時(shí)開關(guān)用于賽事活動(dòng)，如籃球比賽等。該課題利用

8、電子技術(shù)知識(shí)設(shè)計(jì)出一個(gè)數(shù)字式定時(shí)開關(guān)，可以自定義時(shí)間，分別用多個(gè)按鈕表示。設(shè)置一個(gè)系統(tǒng)清除和計(jì)時(shí)控制開關(guān)S，該開關(guān)由裁判控制。數(shù)字式定時(shí)開關(guān)具有鎖存與顯示功能。即裁判按動(dòng)按鈕，開始計(jì)時(shí)，并在LED數(shù)碼管上顯示，一直到時(shí)間計(jì)時(shí)為零時(shí)，停止計(jì)時(shí)同時(shí)揚(yáng)聲器發(fā)出報(bào)警聲響提示。</p><p>　　1.2 設(shè)計(jì)任務(wù)與要求</p><p><b>　　1.2.1課題簡(jiǎn)介</b>&

9、lt;/p><p>　　本次數(shù)字電路課程設(shè)計(jì)是一個(gè)數(shù)字式定時(shí)開關(guān)，如圖1數(shù)字式定時(shí)開關(guān)是由控制電路、脈沖發(fā)生電路、計(jì)數(shù)器、譯碼顯示電路及報(bào)警電路五部分組成。此開關(guān)采用BCD撥盤預(yù)置開關(guān)時(shí)間，其最大定時(shí)時(shí)間9秒，計(jì)時(shí)是采用倒計(jì)時(shí)的方式通過(guò)一位LED數(shù)碼管譯碼顯示，通過(guò)撥碼開關(guān)預(yù)置一個(gè)時(shí)間，再通過(guò)計(jì)數(shù)器倒計(jì)時(shí)方式進(jìn)行計(jì)數(shù)，當(dāng)達(dá)到某一個(gè)時(shí)間時(shí)，發(fā)出一個(gè)信號(hào)，進(jìn)而來(lái)控制電器的工作，我們?cè)O(shè)計(jì)的就是當(dāng)?shù)褂?jì)時(shí)為0時(shí)，一直處于0狀態(tài)

10、，并且開關(guān)發(fā)出開關(guān)信號(hào)，輸出端呈現(xiàn)高電平，開關(guān)處于開泰，再按按鈕，到計(jì)時(shí)開始。計(jì)時(shí)時(shí)間到驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器報(bào)警。</p><p>　　1.2.2 設(shè)計(jì)說(shuō)明 </p><p>　　1．采用BCD【3】撥盤預(yù)置開關(guān)時(shí)間，其最大定時(shí)時(shí)間為9秒，計(jì)數(shù)時(shí)采用倒計(jì)時(shí)的方式并通過(guò)一位LED數(shù)碼管顯示；

11、 </p><p>　　2．預(yù)置時(shí)間以后通過(guò)另一按鈕控制并進(jìn)行倒計(jì)時(shí)，當(dāng)時(shí)間顯示為0時(shí)，開關(guān)發(fā)出開關(guān)信號(hào)，輸出端呈現(xiàn)高電平，開關(guān)處于開態(tài)，再按按鈕時(shí)，倒計(jì)時(shí)又開始。計(jì)時(shí)時(shí)間到驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器報(bào)警。 </p><p>　　3．編寫設(shè)計(jì)報(bào)告，寫出設(shè)計(jì)與制

12、作的全過(guò)程，附上有關(guān)資料和圖紙，有心得體會(huì)。</p><p>　　1.2.3設(shè)計(jì)要求 </p><p>　　1．根據(jù)任務(wù)要求合理的選定設(shè)計(jì)方案； </p><p>　　2．完成

13、各單元電路及總體電路的設(shè)計(jì)； </p><p>　　3．元器件及參數(shù)選擇正確； </p><p>　　4．畫出正確的電路原理圖（或仿真電路圖）。</p><p>　　1.3 基本工作原理及框圖

14、</p><p>　　由 555芯片【7】及其電阻、電容構(gòu)成一個(gè)多諧振蕩器，通過(guò)選用合適的電阻與電容產(chǎn)生一 個(gè)連續(xù)的秒脈沖信號(hào)，作為計(jì)數(shù)器74ls192的時(shí)鐘脈沖。這里用的計(jì)數(shù)器為74ls192，其為十進(jìn)制可逆計(jì)數(shù)器，最大計(jì)數(shù)范圍是0～9秒。本設(shè)計(jì)用的是定時(shí)九秒而且為減計(jì)數(shù)，預(yù)置數(shù)通過(guò)在計(jì)數(shù)器74ls192的地址輸入端接四個(gè)開關(guān)來(lái)控制高低電位。在計(jì)數(shù)器的LOAD端接一個(gè)開關(guān)來(lái)控制計(jì)數(shù)與停止計(jì)數(shù)，開關(guān)閉合電路處于計(jì)

15、數(shù)狀態(tài)，斷開則電路處于置數(shù)狀態(tài)。通過(guò)在計(jì)數(shù)器輸出的四個(gè)管腳處接一個(gè)四輸入或門，或門的輸出接蜂鳴的負(fù)端，四輸入或門接一個(gè)非門，蜂鳴器的正極接非門的輸出端，當(dāng)計(jì)數(shù)值為0時(shí)蜂鳴器會(huì)自動(dòng)報(bào)警。計(jì)數(shù)器的輸出與譯碼器4511BD的地址輸入端相連，通過(guò)譯碼器的譯碼，在其輸出端接一個(gè)共陰數(shù)碼管來(lái)顯示數(shù)字。 </p><p><b>　　圖1</b></p><p>　　2 相關(guān)芯片

16、及硬件電路設(shè)計(jì)</p><p><b>　　2.1電路元件清單</b></p><p>　　數(shù)字式定時(shí)開關(guān)清單如表1所示。</p><p><b>　　表1 元件清單</b></p><p>　　2.2鎖存器電路的設(shè)計(jì)</p><p>　　鎖存器單元電路如圖2所示。用開關(guān)j6

17、做為置數(shù)開關(guān)。</p><p>　　圖2 鎖存器單元電路</p><p>　　2.3 編碼器電路的設(shè)計(jì)</p><p>　　編碼器采用如圖3所示的電路圖【1】。</p><p><b>　　圖3</b></p><p>　　譯碼器電路和數(shù)碼管顯示電路的設(shè)計(jì)</p><p&g

18、t;　　本設(shè)計(jì)的譯碼電路選用CD4511進(jìn)行譯碼，如圖4顯示電路用7段共陰數(shù)碼管。計(jì)數(shù)器的輸出端接譯碼器的四個(gè)地址輸入端，經(jīng)過(guò)CD4511的譯碼作用后，將譯碼器的七個(gè)輸出端接七段共陰數(shù)碼管的相應(yīng)管腳。CD4511具有鎖存功能，當(dāng)計(jì)數(shù)器的輸出為0時(shí)，數(shù)碼管的示數(shù)將保持在0，報(bào)警電路也將一直報(bào)警【2】。</p><p><b>　　圖4</b></p><p>　　2.5

19、 倒計(jì)時(shí)電路的設(shè)計(jì)</p><p>　　本設(shè)計(jì)的控制電路主要由預(yù)置數(shù)開關(guān)K1、K2、K3、K4和控制是否置數(shù)的開關(guān)K5組成，如圖5。通過(guò)控制K1、K2、K3和K4的通斷來(lái)改變預(yù)置數(shù)的大小，但最大的置數(shù)值為9，此時(shí)四個(gè)開關(guān)的狀態(tài)為1001。當(dāng)開關(guān)K5斷開時(shí)，計(jì)數(shù)器處于置數(shù)狀態(tài)；當(dāng)K5閉合時(shí)，計(jì)數(shù)器處于計(jì)數(shù)狀態(tài)【8】。</p><p><b>　　圖5</b></p

20、><p>　　2.6 時(shí)鐘電路的設(shè)計(jì)</p><p>　　該設(shè)計(jì)的秒脈沖發(fā)生電路由三5芯片【6】，如圖6及其兩個(gè)電阻R1、R2和兩個(gè)電容C1、C2組成一個(gè)多諧振蕩器，通過(guò)調(diào)節(jié)R1、R2和C2的大小來(lái)設(shè)定輸出的秒脈沖的頻率，多諧振蕩器的振蕩周期T1的計(jì)算公式為：T1=（R1+2R2）×ln2×C2。</p><p><b>　　圖6</

21、b></p><p>　　2.7 單穩(wěn)態(tài)電路及蜂鳴器的設(shè)計(jì)</p><p>　　本設(shè)計(jì)的報(bào)警電路由一個(gè)蜂鳴器接在或非門的兩端構(gòu)成報(bào)警電路，當(dāng)計(jì)數(shù)器的輸出為0000，即輸出為0時(shí)，蜂鳴器發(fā)出報(bào)警聲。只有當(dāng)輸出都為0時(shí)，蜂鳴器的負(fù)端才為低電位，經(jīng)過(guò)非門極接的才為高電位，這時(shí)候蜂鳴器才開始報(bào)警，而且數(shù)碼管的示數(shù)一直停留在0?；蚍情T由一個(gè)四輸入或門4072和一個(gè)非門構(gòu)成【4】。</p&

22、gt;<p><b>　　圖7</b></p><p><b>　　3 整體電路 </b></p><p><b>　　圖8</b></p><p>　　結(jié)果是：開關(guān)K5斷開時(shí)，由四個(gè)預(yù)置數(shù)開關(guān)進(jìn)行置數(shù)，可從0～9進(jìn)行置數(shù)，數(shù)碼管的示數(shù)一直顯示為預(yù)置的數(shù)；當(dāng)K5閉合時(shí)，數(shù)碼管上的數(shù)值由

23、剛才預(yù)置的數(shù)開始減計(jì)數(shù)直到0，而且顯示為0時(shí)蜂鳴器處于報(bào)警狀態(tài)，發(fā)出警報(bào)；譯碼的數(shù)值為0，數(shù)碼管一直顯示0，而報(bào)警器一直報(bào)警；調(diào)整K5的通斷又可以重復(fù)上面的過(guò)程。</p><p>　　分析：通過(guò)控制K1、K2、K3和K4開關(guān)的通斷來(lái)預(yù)置數(shù)，用K5的通斷來(lái)控制是否計(jì)數(shù)，當(dāng)?shù)褂?jì)數(shù)為0時(shí)會(huì)自動(dòng)報(bào)警并一直保持為0。</p><p><b>　　總 結(jié)</b></p&

24、gt;<p>　　課程設(shè)計(jì)誠(chéng)然是一門專業(yè)課，給我很多專業(yè)知識(shí)以及專業(yè)技能上的提升，同時(shí)又是一門講道課，一門辯思課，給了我許多道，給了我很多思，給了我莫大的空間。同時(shí)，設(shè)計(jì)讓我感觸很深。使我對(duì)抽象的理論有了具體的認(rèn)識(shí)。通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，我掌握了數(shù)字式定時(shí)開關(guān)設(shè)計(jì)的識(shí)別和測(cè)試；熟悉了數(shù)字式定時(shí)開關(guān)；了解了設(shè)計(jì)數(shù)字式定時(shí)方法；</p><p>　　此次設(shè)計(jì)也讓我明白了思路即出路，有什么不懂不明白的地方要及

25、時(shí)請(qǐng)教或上網(wǎng)查詢，只要認(rèn)真鉆研，動(dòng)腦思考，動(dòng)手實(shí)踐，就沒(méi)有弄不懂的知識(shí)，收獲頗豐。</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　在此要感謝我的指導(dǎo)老師**老師對(duì)我悉心的指導(dǎo)，感謝老師給我的幫助。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，我通過(guò)查閱大量有關(guān)資料，與同學(xué)交流經(jīng)驗(yàn)和自學(xué)并向老師請(qǐng)教等方式，使自己學(xué)到了不少知識(shí)，也經(jīng)歷了不少艱辛，但收獲同樣巨大。在整個(gè)設(shè)計(jì)中我懂得

26、了許多東西，也培養(yǎng)了我獨(dú)立工作的能力，相信會(huì)對(duì)今后的學(xué)習(xí)工作生活有非常重要的影響。而且大大提高了動(dòng)手的能力，使我充分體會(huì)到了在創(chuàng)造過(guò)程中探索的艱難和成功時(shí)的喜悅。雖然這個(gè)設(shè)計(jì)做的也不太好，但是在設(shè)計(jì)過(guò)程中所學(xué)到的東西是我最大收獲和財(cái)富，使我終身受益。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 張義申，陸坤等.電子設(shè)計(jì)技術(shù)[M].西安:電

27、子科技大學(xué)出版.1996.</p><p>　　[2]. 閻石. 數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)(第五版). 高等教育出版社. 2010.04</p><p>　　[3].陳有卿. 555時(shí)基集成電路原理與應(yīng)用. 機(jī)械工業(yè)出版社. 2006.05</p><p>　　[4].陳永甫. 多功能集成電路555經(jīng)典應(yīng)用實(shí)例（第二集）. 電子工業(yè)出版社. 2009.06</p>

28、;<p>　　[5] 王毓銀.脈沖與數(shù)字電路（第三版）.高等教育出版社，1999. [6] 路勇.電子電路實(shí)踐及仿真（第一版）.清華大學(xué)出版社，2004. [7] 岳怡.數(shù)字電路與數(shù)字電子技術(shù)（第一版）.西北工業(yè)大學(xué)出版社，2001. [8] 劉常澍.數(shù)字邏輯電路（第

29、一版）.國(guó)防工業(yè)出版社，2002. [9] 蕭寶瑾.protel 99 SE操作指導(dǎo)與電路設(shè)計(jì)實(shí)例（第一版）.太原理工大學(xué)，2004. </p><p>　　[10] 趙學(xué)良，張國(guó)華.電源電路[M].北京:電子工業(yè)出版社,1995.