演講限時計時器-電子技術(shù)課程設(shè)計

1、<p>　　課程設(shè)計名稱： 電子技術(shù)課程設(shè)計 </p><p>　　題 目： 演講限時定時器 </p><p>　　學(xué) 期： 2013-2014學(xué)年第2學(xué)期</p><p>　　專 業(yè)： 電氣自動化 </p

2、><p>　　班 級： 電氣12-4 </p><p>　　姓 名： 高明 </p><p>　　學(xué) 號： 1205040404 </p><p>　　指導(dǎo)教師：

3、謝國民 </p><p><b>　　遼寧工程技術(shù)大學(xué)</b></p><p>　　課 程 設(shè) 計 成 績 評 定 表</p><p><b>　　課程設(shè)計任務(wù)書</b></p><p>　　一、設(shè)計題目：演講限時定時器</p><p>　　二、設(shè)

4、計任務(wù)及：采用555定時器設(shè)計演講限時定時器，如果發(fā)言人演講時間超時，定時器就會發(fā)出聲響告知發(fā)言人到時。</p><p><b>　　三、設(shè)計計劃</b></p><p><b>　　1）設(shè)計時間一周；</b></p><p>　　2）最終提交原理圖或結(jié)果仿真。</p><p><b>　

5、　四、設(shè)計要求</b></p><p>　　1）定時和控制選用555定時器；</p><p>　　2）限定發(fā)言時間為5分鐘；</p><p>　　3) 設(shè)計方案要有比較環(huán)節(jié)，揚聲器音調(diào)可調(diào)。</p><p>　　4）用繪圖軟件繪制原理圖。</p><p>　　指導(dǎo)教師： 謝國民</p>

6、<p>　　日 期：2014年6 月21日</p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　本設(shè)計電路分為時鐘脈沖電路、預(yù)置時間電路、提示信號發(fā)生電路三部分。</p><p>　　1、預(yù)置時間用三個74LS160十進制計數(shù)器和適當(dāng)?shù)拈T電路控制的，設(shè)有5min輸入（脈沖）。它接受555多諧振蕩電路的脈沖，因為是5m

7、in，所以在脈沖是1Hz的情況下，需要使三個74LS160十進制計數(shù)器達到300進制，即300s。</p><p>　　2、利用555構(gòu)成多諧振蕩電路產(chǎn)生所需的1Hz脈沖，提供給計數(shù)器的時鐘脈沖，每記一次數(shù)走一秒。</p><p>　　3、提示信號發(fā)生電路主要由一片555芯片與門電路構(gòu)成構(gòu)成。555芯片構(gòu)成聲頻振蕩蜂鳴電路，邏輯門電路控制提示信號輸入蜂鳴器，使其發(fā)出聲音，提醒發(fā)言者時間到。

8、</p><p><b>　　關(guān)鍵詞：</b></p><p>　　計數(shù)器 555多諧振蕩器 門電路</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　1 綜述1</b></p><p>　　2 電路設(shè)計框圖與思路2</

9、p><p>　　2.1 總框圖設(shè)計2</p><p>　　2.2 單元模塊設(shè)計2</p><p>　　2.3 總電路圖設(shè)計2</p><p>　　3 方案設(shè)計與分析3</p><p>　　3.1 預(yù)置時間方案選擇3</p><p>　　3.2 時鐘脈沖產(chǎn)生方案選擇3</p>

10、<p>　　3.3提示信號發(fā)生電路3</p><p>　　4 各模塊工作原理及參數(shù)計算4</p><p>　　4.1 預(yù)置時間模塊4</p><p>　　4.2 時鐘脈沖產(chǎn)生4</p><p>　　4.2.1 555定時器構(gòu)造4</p><p>　　4.2.2 555構(gòu)成多諧振蕩電路5</

11、p><p>　　4.2.3 提示信號發(fā)生模塊7</p><p><b>　　5 完整電路圖8</b></p><p>　　6 課程設(shè)計體會9</p><p><b>　　參考文獻10</b></p><p><b>　　1 綜述</b></p&

12、gt;<p>　　隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，電子電路在國民經(jīng)濟各個領(lǐng)域得到了極為廣泛的應(yīng)用，琳瑯滿目的電子產(chǎn)品進入了千家萬戶。數(shù)字電路與技術(shù)已廣泛用于計算機，自動化裝置，醫(yī)療器與設(shè)備，交通，電信，文娛活動等幾乎所有的生活生產(chǎn)領(lǐng)域中，可以毫不夸張的說幾乎沒人每天都在和技術(shù)打交道。</p><p>　　演講限時計時器是能夠?qū)崿F(xiàn)限定發(fā)言者發(fā)言時間的電子部件，她廣泛用于各種演講與辯論賽的現(xiàn)場，方便提醒發(fā)言

13、者演講時間到。</p><p>　　我上學(xué)校圖書館找關(guān)于本次課設(shè)的資料以及上網(wǎng)查閱相關(guān)資料后發(fā)現(xiàn)要不就是沒有相關(guān)資料、要不就是關(guān)于本次課設(shè)的資料不全面，我開始用學(xué)到的知識和網(wǎng)上查到的資料做課設(shè)，并且經(jīng)過和其他同學(xué)討論得出方案，并用仿真軟件multisim畫出電路總圖。通過這次課設(shè)我發(fā)現(xiàn)了數(shù)字電子技術(shù)與模擬電子技術(shù)有更多的優(yōu)點:數(shù)字系統(tǒng)更容易設(shè)計、信息儲存方便、整個系統(tǒng)的準(zhǔn)確度級精度容易保持。</p>

14、<p><b>　　電路總體工作流程：</b></p><p>　　開電源---->555多諧振蕩電路輸出時鐘脈沖---->計數(shù)器累加1---->直至累積到300---->輸出個高電平同555聲頻振蕩電路輸出的高電平一起到與門---->與門輸出一個高電平---->蜂鳴器工作</p><p>　　本次課設(shè)利用數(shù)電知識，理論

15、實踐相結(jié)合，解決了問題。</p><p>　　2 電路設(shè)計框圖與思路</p><p><b>　　2.1 總框圖設(shè)計</b></p><p>　　構(gòu)思整個系統(tǒng)由哪些功能模塊組成，以及各個功能模塊之間互相控制關(guān)系，將各功能模塊聯(lián)系起來畫出總功能模塊圖。</p><p>　　2.2 單元模塊設(shè)計</p><

16、;p>　　根據(jù)總功能框圖的功能劃分，具體設(shè)計各單元模塊。設(shè)計時，從要實現(xiàn)的功能及如如何實現(xiàn)等方面著手，大體選擇相應(yīng)的元器件，再進行細節(jié)設(shè)計。</p><p>　　2.3 總電路圖設(shè)計</p><p>　　單元功能模塊設(shè)計好后，從各單元功能模塊見的控制關(guān)系著手,對各單元功能模塊進行檢驗論證，保證各個模塊間無沖突，均能正常運行。分析每個模塊的各個狀態(tài)的轉(zhuǎn)換及控制、各功能模塊間的控制關(guān)系。

17、本設(shè)計應(yīng)重點分析相應(yīng)的提示信號發(fā)生電路之間的關(guān)系。縱觀全局，規(guī)劃總電路的布局，最后畫出完整的電路圖。</p><p><b>　　3 方案設(shè)計與分析</b></p><p>　　3.1 預(yù)置時間方案選擇</p><p><b>　　方案一：</b></p><p>　　由于設(shè)計要求倒數(shù)時間輸入可調(diào)并

18、譯碼顯示，比較經(jīng)典的方案是使用8279 芯片：40 個引腳的8279 芯片是由Intel 于80 年代首先推出的，參考資料較多，應(yīng)用比較成熟。優(yōu)點：最為通用，輸入時間使用鍵盤方便、易操作。缺點：元器件多，面積大，電路復(fù)雜，需要較好的編程能力才能靈活運用，其綜合成本較高，而且本系統(tǒng)只用到其鍵盤輸入單個功能，不能充分利用它的強大功能。</p><p><b>　　方案二：</b></p&g

19、t;<p>　　即本設(shè)計系統(tǒng)所選方案，由三個74LS160十進制計數(shù)器及適當(dāng)?shù)拈T電路組成。充分利用的74LS160的異步清零、同步置數(shù)以及使能端等各個功能,達到設(shè)計要求，電路原理簡單、實用，成本較低，易于實現(xiàn)和控制。</p><p>　　3.2 時鐘脈沖產(chǎn)生方案選擇</p><p>　　時鐘脈沖，通?？捎脙煞N方案：</p><p>　　方案一、晶體振蕩

20、分頻電路。采用石英晶體振蕩器，起振快，時基精度高。振蕩工作頻率僅決定于石英晶體的諧振頻率，而與電路中的R、C 數(shù)值無關(guān)。振蕩器經(jīng)內(nèi)部分頻電路后可分為多檔輸出，可以使脈沖精度從毫秒到小時。起振、停振、清零都可以從電路上端口直接控制，方便。但本系統(tǒng)中所用的脈沖只需２Hz的低頻脈沖，不需太高的精確度，而石英晶體振蕩頻率較高，用在本系統(tǒng)需多次分頻，電路會比較復(fù)雜。</p><p>　　方案二、本系統(tǒng)采用的是555芯片構(gòu)成

21、多諧振蕩電路產(chǎn)生所需脈沖。555定時器是一種單片集成電路，只需要在其外部配上少量的阻容元件，就可構(gòu)成多偕等脈沖電路，使用靈活方便，振蕩周期一般可根據(jù)其外部接的電阻、電容計算，公式為T=0.69（R1+2R2）C。其電路較簡單且可以利用T與R1、R2、C的關(guān)系方便地改變振蕩頻率，以滿足系統(tǒng)要求，根據(jù)這道題的要求，算得R1=44.9k、R2=50k。</p><p>　　3.3提示信號發(fā)生電路</p>

22、<p>　　提示信號主要是由一片555芯片以及適當(dāng)門電路組成。555芯片構(gòu)成多諧振蕩電路產(chǎn)生一定頻率的蜂鳴信號。考慮到充分利用已用555芯片來產(chǎn)生不同提示信號，以產(chǎn)生不同頻率的蜂鳴信號，邏輯門電路控制提示信號輸入揚聲器，使其發(fā)出聲音，提醒發(fā)言者時間到。</p><p>　　4 各模塊工作原理及參數(shù)計算</p><p>　　4.1 預(yù)置時間模塊</p><p&g

23、t;　　電路如圖4-2示預(yù)置時間電路工作原理：</p><p>　　由三個74LS160組成計數(shù)器，由脈沖發(fā)生模塊給計數(shù)器電路提供計數(shù)脈沖，一個1HZ的計數(shù)脈沖會使計數(shù)器累加1，當(dāng)計數(shù)器累加到300時，會給輸出控制一個高電平。</p><p>　　時間預(yù)置控制芯片74LS160</p><p>　　圖4-2 預(yù)置時間電路</p><p>　　

24、4.2 時鐘脈沖產(chǎn)生</p><p>　　4.2.1 555定時器構(gòu)造</p><p>　　定時器是一種模擬和數(shù)字功能相結(jié)合的中規(guī)模集成器件。一般用雙極性工藝制作的稱為 555，用 CMOS 工藝制作的稱為 7555，除單穩(wěn)態(tài)定時器外，還有對應(yīng)的雙定時器 556/7556。555 定時器的電源電壓范圍寬，可在 4.5V~16V 工作，7555 可在 3~18V 工作，輸出驅(qū)動電流約為 20

25、0mA，因而其輸出可與 TTL、CMOS 或者模擬電路電平兼容。 </p><p>　　555 定時器成本低，性能可靠，只需要外接幾個電阻、電容，就可以實現(xiàn)多諧振蕩器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器及施密特觸發(fā)器等脈沖產(chǎn)生與變換電路。555 定時器的內(nèi)部電路框圖和外引腳排列圖分別如圖4-3所示。它內(nèi)部包括兩個電壓比較器，三個等值串聯(lián)電阻，一個 RS 觸發(fā)器，一個放電管 T 及功率輸出級。同時它提供兩個基準(zhǔn)電壓VCC /3 和 2

26、VCC /3。</p><p>　　圖4-3 555定時器構(gòu)造</p><p>　　4.2.2 555構(gòu)成多諧振蕩電路</p><p>　　由555構(gòu)成的多諧振蕩電路如圖4-5所示。圖（a）所示電路輸出端得到的方波周期為：</p><p><b>　　(4-1)</b></p><p>　　其占空

27、比q=(R1+R2)/ (R1+2 R2)是固定的。為得到占空比可調(diào)的方波，可采用圖（b）所示電路，時鐘脈沖由555芯片構(gòu)成的多諧振蕩電路產(chǎn)生，因為該脈沖信號要送至300進制計數(shù)器上，而要求五分鐘，故產(chǎn)生脈沖頻率為f=1Hz. C=0.00001f</p><p>　　輸出端得到的方波周期為：</p><p><b>　　(4-2)</b></p>&l

28、t;p><b>　　故 </b></p><p>　　在該實驗中，我們使用的時鐘脈沖圖為圖4-6</p><p>　　圖4-6 時鐘脈沖電路</p><p>　　4.2.3 提示信號發(fā)生模塊</p><p>　　工作原理如圖4-7，提示信號主要是由一片555芯片以及適當(dāng)門電路組成。555芯片構(gòu)成多諧振蕩電路產(chǎn)生一定

29、頻率的蜂鳴信號。考慮到充分利用已用555芯片來產(chǎn)生不同提示信號，以產(chǎn)生不同頻率的蜂鳴信號，邏輯門電路控制提示信號輸入揚聲器，使其發(fā)出聲音，提醒發(fā)言者時間到。</p><p>　　蜂鳴信號發(fā)生主要由555及R5、R3、C3、C4組成的多諧振蕩電路控制。555聲頻振蕩的頻率設(shè)計方波的聲波占空比50%最好。如果要改變蜂鳴器的聲調(diào)，這個是占空比50%的方波產(chǎn)生電路，最好同時改變R3、R5的阻值而保持占空比不變。</

30、p><p>　　圖4-7 提示信號發(fā)生電路</p><p><b>　　5 完整電路圖</b></p><p><b>　　圖5-1 總電路圖</b></p><p>　　當(dāng)達到5分鐘后，示波器波形圖如圖5-2</p><p><b>　　圖5-2</b>&

31、lt;/p><p><b>　　6 課程設(shè)計體會</b></p><p>　　一周的課程設(shè)計時間里，遇到了很多實際性的問題，在實際設(shè)計中才發(fā)現(xiàn)，書本上的理論性的東西與實際運用中還是有一定的出入的，所以有些問題不但要深入的理解，而且要不斷地更正以前的錯誤思想，一切問題必須要靠自己一點一滴的解決，而在解決的過程中你會發(fā)現(xiàn)自己在飛速的提升，當(dāng)你解決了一個問題的時候，那種成就感真

32、的很好。</p><p>　　其次談?wù)剬W(xué)習(xí)上的收獲，通過這次課程設(shè)計使我懂得了理論與實際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識是遠遠不夠的，只有把所學(xué)的理論知識與實踐相結(jié)合起來，從理論中得出結(jié)論，才能真正為社會服務(wù)，從而提高自己的實際動手能力和獨立思考的能力。在設(shè)計的過程中遇到問題，可以說得是困難重重，這畢竟第一次做的，難免會遇到過各種各樣的問題，同時在設(shè)計的過程中發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處，對以前所學(xué)過的知識理解得不夠深刻，

33、掌握得不夠牢固?！　∵@次數(shù)電課程設(shè)計終于順利完成了，在設(shè)計中遇到了很多問題，比如說一開始進位輸出接到輸出控制上了，實際會燒毀電路，555聲頻振蕩的頻率設(shè)計有誤，方波的聲波占空比50%最好，輸出控制接的過于麻煩，揚聲器用的是喇叭，multisim 10中的喇叭是用不了,虛擬喇叭應(yīng)該是設(shè)置錄音時長,和頻率大小的，后來改成蜂鳴器了。總體來說,這次課設(shè)讓我受益匪淺.在摸索該如何設(shè)計電路使之實現(xiàn)所需功能的過程中,特別有趣,培養(yǎng)了我的設(shè)計思維,增

34、加了實際操作能力.在讓我體會到了設(shè)計的艱辛的同時,更讓我體會到成功的喜悅和快樂. 這次數(shù)電課程設(shè)計,雖然短暫但是讓我得到多方面的提高：1、提高了我們的邏輯思維能力，使我們在邏</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1] 曹漢房.數(shù)字電路與邏輯設(shè)計[M].第四版.武漢：華中科技大學(xué)出版社，2004.</p><p>

35、　　[2] 林紅.數(shù)字電路與邏輯設(shè)計[M].第二版.北京：清華大學(xué)出版社，2009.</p><p>　　[3] 常華、袁鋼.仿真軟件教程—Multisim和MATLAB [M]. 北京：清華大學(xué)出版社，2006.</p><p>　　[4] 吳敏、張晨彧、戴雷.電工電子實驗與仿真[M]. 安徽：安徽人民出版社，2007.</p><p>　　[5] 華成英.模擬電