數(shù)字電路課程設計--實用數(shù)字式定時開關設計

1、<p>　　實用數(shù)字式定時開關設計</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　數(shù)字式定時開關電路是起定時報警或者定時開關電器的電路，在日常生活中應用很廣。當今社會許多家用電器都有定時功能，定時可以節(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定時開關，在達到設定的時間后電動機會自動停止轉動。</p><p

2、>　　本組課程設計的題目是：數(shù)字式定時開關。用555芯片產生一個秒脈沖信號；555芯片的輸出端接計數(shù)器74ls192【2】的脈沖輸入端，在74ls192的地址輸入端接四個開關，通過調節(jié)開關的通斷來改變預置的數(shù)值，這里計數(shù)器的計數(shù)方式為倒計數(shù)；計數(shù)器的輸出端接到譯碼器4511BD【1】的地址輸入端，因為計數(shù)器的計數(shù)范圍是9～0，所以通過譯碼器后輸出的數(shù)值為9～0中的一個；在譯碼器的輸出端接一個共陰數(shù)碼管，用來顯示倒計時。在計數(shù)器的值

3、為0時，報警電路自動報警，并且數(shù)碼管一直顯示為0，此時電路處于鎖存狀態(tài)，這樣電路起到了計數(shù)、報警的作用。 </p><p>　　關鍵字：定時開關、報警、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 設計任務與要求1</p><p>　　1.2.1課題簡介1</p><p>　　1.2.2 設計說明1</p><p>　　1.2.3設計要求1</p><p>　　1.3 基本

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

6、t;　　2.5 倒計時電路的設計5</p><p>　　2.6 時鐘電路的設計6</p><p>　　2.7 單穩(wěn)態(tài)電路及蜂鳴器的設計7</p><p><b>　　3 整體電路8</b></p><p><b>　　總 結10</b></p><p><

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

8、電子技術知識設計出一個數(shù)字式定時開關，可以自定義時間，分別用多個按鈕表示。設置一個系統(tǒng)清除和計時控制開關S，該開關由裁判控制。數(shù)字式定時開關具有鎖存與顯示功能。即裁判按動按鈕，開始計時，并在LED數(shù)碼管上顯示，一直到時間計時為零時，停止計時同時揚聲器發(fā)出報警聲響提示。</p><p>　　1.2 設計任務與要求</p><p><b>　　1.2.1課題簡介</b>&

9、lt;/p><p>　　本次數(shù)字電路課程設計是一個數(shù)字式定時開關，如圖1數(shù)字式定時開關是由控制電路、脈沖發(fā)生電路、計數(shù)器、譯碼顯示電路及報警電路五部分組成。此開關采用BCD撥盤預置開關時間，其最大定時時間9秒，計時是采用倒計時的方式通過一位LED數(shù)碼管譯碼顯示，通過撥碼開關預置一個時間，再通過計數(shù)器倒計時方式進行計數(shù)，當達到某一個時間時，發(fā)出一個信號，進而來控制電器的工作，我們設計的就是當?shù)褂嫊r為0時，一直處于0狀態(tài)

10、，并且開關發(fā)出開關信號，輸出端呈現(xiàn)高電平，開關處于開泰，再按按鈕，到計時開始。計時時間到驅動揚聲器報警。</p><p>　　1.2.2 設計說明 </p><p>　　1．采用BCD【3】撥盤預置開關時間，其最大定時時間為9秒，計數(shù)時采用倒計時的方式并通過一位LED數(shù)碼管顯示；

11、 </p><p>　　2．預置時間以后通過另一按鈕控制并進行倒計時，當時間顯示為0時，開關發(fā)出開關信號，輸出端呈現(xiàn)高電平，開關處于開態(tài)，再按按鈕時，倒計時又開始。計時時間到驅動揚聲器報警。 </p><p>　　3．編寫設計報告，寫出設計與制

12、作的全過程，附上有關資料和圖紙，有心得體會。</p><p>　　1.2.3設計要求 </p><p>　　1．根據(jù)任務要求合理的選定設計方案； </p><p>　　2．完成

13、各單元電路及總體電路的設計； </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、電容構成一個多諧振蕩器，通過選用合適的電阻與電容產生一 個連續(xù)的秒脈沖信號，作為計數(shù)器74ls192的時鐘脈沖。這里用的計數(shù)器為74ls192，其為十進制可逆計數(shù)器，最大計數(shù)范圍是0～9秒。本設計用的是定時九秒而且為減計數(shù)，預置數(shù)通過在計數(shù)器74ls192的地址輸入端接四個開關來控制高低電位。在計數(shù)器的LOAD端接一個開關來控制計數(shù)與停止計數(shù)，開關閉合電路處于計

15、數(shù)狀態(tài)，斷開則電路處于置數(shù)狀態(tài)。通過在計數(shù)器輸出的四個管腳處接一個四輸入或門，或門的輸出接蜂鳴的負端，四輸入或門接一個非門，蜂鳴器的正極接非門的輸出端，當計數(shù)值為0時蜂鳴器會自動報警。計數(shù)器的輸出與譯碼器4511BD的地址輸入端相連，通過譯碼器的譯碼，在其輸出端接一個共陰數(shù)碼管來顯示數(shù)字。 </p><p><b>　　圖1</b></p><p>　　2 相關芯片

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

17、做為置數(shù)開關。</p><p>　　圖2 鎖存器單元電路</p><p>　　2.3 編碼器電路的設計</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)碼管顯示電路的設計</p><p&g

18、t;　　本設計的譯碼電路選用CD4511進行譯碼，如圖4顯示電路用7段共陰數(shù)碼管。計數(shù)器的輸出端接譯碼器的四個地址輸入端，經(jīng)過CD4511的譯碼作用后，將譯碼器的七個輸出端接七段共陰數(shù)碼管的相應管腳。CD4511具有鎖存功能，當計數(shù)器的輸出為0時，數(shù)碼管的示數(shù)將保持在0，報警電路也將一直報警【2】。</p><p><b>　　圖4</b></p><p>　　2.5

19、 倒計時電路的設計</p><p>　　本設計的控制電路主要由預置數(shù)開關K1、K2、K3、K4和控制是否置數(shù)的開關K5組成，如圖5。通過控制K1、K2、K3和K4的通斷來改變預置數(shù)的大小，但最大的置數(shù)值為9，此時四個開關的狀態(tài)為1001。當開關K5斷開時，計數(shù)器處于置數(shù)狀態(tài)；當K5閉合時，計數(shù)器處于計數(shù)狀態(tài)【8】。</p><p><b>　　圖5</b></p

20、><p>　　2.6 時鐘電路的設計</p><p>　　該設計的秒脈沖發(fā)生電路由三5芯片【6】，如圖6及其兩個電阻R1、R2和兩個電容C1、C2組成一個多諧振蕩器，通過調節(jié)R1、R2和C2的大小來設定輸出的秒脈沖的頻率，多諧振蕩器的振蕩周期T1的計算公式為：T1=（R1+2R2）×ln2×C2。</p><p><b>　　圖6</

21、b></p><p>　　2.7 單穩(wěn)態(tài)電路及蜂鳴器的設計</p><p>　　本設計的報警電路由一個蜂鳴器接在或非門的兩端構成報警電路，當計數(shù)器的輸出為0000，即輸出為0時，蜂鳴器發(fā)出報警聲。只有當輸出都為0時，蜂鳴器的負端才為低電位，經(jīng)過非門極接的才為高電位，這時候蜂鳴器才開始報警，而且數(shù)碼管的示數(shù)一直停留在0?；蚍情T由一個四輸入或門4072和一個非門構成【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>　　結果是：開關K5斷開時，由四個預置數(shù)開關進行置數(shù)，可從0～9進行置數(shù)，數(shù)碼管的示數(shù)一直顯示為預置的數(shù)；當K5閉合時，數(shù)碼管上的數(shù)值由

23、剛才預置的數(shù)開始減計數(shù)直到0，而且顯示為0時蜂鳴器處于報警狀態(tài)，發(fā)出警報；譯碼的數(shù)值為0，數(shù)碼管一直顯示0，而報警器一直報警；調整K5的通斷又可以重復上面的過程。</p><p>　　分析：通過控制K1、K2、K3和K4開關的通斷來預置數(shù)，用K5的通斷來控制是否計數(shù)，當?shù)褂嫈?shù)為0時會自動報警并一直保持為0。</p><p><b>　　總 結</b></p&

24、gt;<p>　　課程設計誠然是一門專業(yè)課，給我很多專業(yè)知識以及專業(yè)技能上的提升，同時又是一門講道課，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，設計讓我感觸很深。使我對抽象的理論有了具體的認識。通過這次課程設計，我掌握了數(shù)字式定時開關設計的識別和測試；熟悉了數(shù)字式定時開關；了解了設計數(shù)字式定時方法；</p><p>　　此次設計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、時請教或上網(wǎng)查詢，只要認真鉆研，動腦思考，動手實踐，就沒有弄不懂的知識，收獲頗豐。</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　在此要感謝我的指導老師**老師對我悉心的指導，感謝老師給我的幫助。在設計過程中，我通過查閱大量有關資料，與同學交流經(jīng)驗和自學并向老師請教等方式，使自己學到了不少知識，也經(jīng)歷了不少艱辛，但收獲同樣巨大。在整個設計中我懂得

26、了許多東西，也培養(yǎng)了我獨立工作的能力，相信會對今后的學習工作生活有非常重要的影響。而且大大提高了動手的能力，使我充分體會到了在創(chuàng)造過程中探索的艱難和成功時的喜悅。雖然這個設計做的也不太好，但是在設計過程中所學到的東西是我最大收獲和財富，使我終身受益。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1] 張義申，陸坤等.電子設計技術[M].西安:電

27、子科技大學出版.1996.</p><p>　　[2]. 閻石. 數(shù)字電子技術基礎(第五版). 高等教育出版社. 2010.04</p><p>　　[3].陳有卿. 555時基集成電路原理與應用. 機械工業(yè)出版社. 2006.05</p><p>　　[4].陳永甫. 多功能集成電路555經(jīng)典應用實例（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.電子電路實踐及仿真（第一版）.清華大學出版社，2004. [7] 岳怡.數(shù)字電路與數(shù)字電子技術（第一版）.西北工業(yè)大學出版社，2001. [8] 劉常澍.數(shù)字邏輯電路（第

29、一版）.國防工業(yè)出版社，2002. [9] 蕭寶瑾.protel 99 SE操作指導與電路設計實例（第一版）.太原理工大學，2004. </p><p>　　[10] 趙學良，張國華.電源電路[M].北京:電子工業(yè)出版社,1995.