基于FPGA樓道聲控?zé)粼O(shè)計(jì)

1、EDA課程設(shè)計(jì)項(xiàng)目名稱(chēng) 基于FPGA樓道聲控?zé)粼O(shè)計(jì) 專(zhuān)業(yè)班級(jí) 通信074 學(xué)生姓名 你個(gè) 指導(dǎo)教師 大力會(huì) 學(xué) 號(hào) 2013年 5 月 17 日摘 要社會(huì)的進(jìn)一步發(fā)展各式各樣的燈層出不窮為了防止公物損壞節(jié)約用電設(shè)計(jì)了各種控制燈例如公共場(chǎng)所和居民居住區(qū)的公共樓道普遍使用機(jī)械手動(dòng)開(kāi)關(guān),由于各種原因往往出現(xiàn)許多燈泡點(diǎn)亮長(zhǎng)明的現(xiàn)象,故使燈泡壽命短,浪費(fèi)電量,為國(guó)家、單位、個(gè)人造成經(jīng)濟(jì)損失。 另外由于頻繁開(kāi)關(guān)或其他人為因素墻壁開(kāi)關(guān)的損壞率很高既增大了維修量、浪費(fèi)了資金又容易造成事故隱患。因此設(shè)計(jì)研制一種電路新穎、安全節(jié)電、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安裝方便的聲控?zé)艄?jié)能自動(dòng)開(kāi)關(guān)顯得相當(dāng)有必要。使公共場(chǎng)所和居民居住區(qū)的公共

2、樓道燈在白天時(shí)不亮晚上聞聲自亮待人走后幾十秒后自動(dòng)關(guān)閉既方便又省電。 所以制作了基于FPGA聲控?zé)簟?關(guān)鍵詞：FPGA 聲控開(kāi)關(guān) 控制 省電ABSTRACTFor the further development of a wide variety of light after another, in order to prevent damage to public property, saving electricity, has designed various control lights, such as public places and those who are living i

3、n the public corridor widespread use of mechanical manual switch, for various reasons are often there were many light bulbs lit Changming phenomenon, it is to make lamp life is short, a waste of electricity for the country, units and individuals causing economic losses. In addition, due to frequent

4、switching, or other man-made factors, the failure rate of a high wall switch, both increasing the amount of maintenance, waste of funds, but also easily lead to accidents. Therefore, the circuit design and development of a novel, safe energy-saving, simple structure, easy to install voice-activated

5、energy-saving automatic switch corridor lights appeared to be quite necessary.To make public places and those who are living in the public corridor lights during the day without light at night from Wen Sheng-liang, treat people left, tens of seconds automatically shut down, which is convenient, but

6、also energy saving. The following introduces the principle of voice-activated switch. Keywords: Circuit bord Voice-activated switch Contro1 Power摘 要IIABSTRACT3第1章 聲控?zé)艄ぷ髟?第2章 聲控?zé)舻闹谱?2.1 設(shè)計(jì)方法62.1.1 直流供電電路62.1.2 控制電路控制電路62.1.3延時(shí)電路72.2 元器件的介紹72.2.1 光敏電阻72.2.2 駐極體話(huà)筒72.2.3 NPN三極管92.2.4 可控硅102.2.5 cd40111

7、02.2.6 555定時(shí)器11第3章 軟件介紹及設(shè)計(jì)過(guò)程123.1 Quartus II簡(jiǎn)介123.2 設(shè)計(jì)過(guò)程123.2.1 編寫(xiě)程序代碼123.2.2 編譯執(zhí)行143.2.3 波形仿真153.2.4 仿真器件原理圖16第4章 實(shí)驗(yàn)結(jié)果17結(jié)論19參考文獻(xiàn)20第1章 聲控?zé)艄ぷ髟?20V交流電通過(guò)燈泡H及整流全橋后，變成直流脈動(dòng)電壓，作為正向偏壓，加在可控硅VS及R支路上。白天，亮度大于一定程度時(shí)，光敏二極管D呈現(xiàn)底阻狀態(tài)1K，使三極管V截止，其發(fā)射極無(wú)電流輸出，單向可控硅VS因無(wú)觸發(fā)電流而阻斷。此時(shí)流過(guò)燈泡H的電流2.2mA,燈泡H不能發(fā)光。電阻R1和穩(wěn)壓二極管DW使三極管V偏壓不超過(guò)6

8、.8V，對(duì)三極管起保護(hù)作用。夜晚，亮度小于一定程度時(shí)，光敏二極管D呈現(xiàn)高阻狀態(tài)100K，使三極管V正向?qū)?，發(fā)射極約有0.8V的電壓，使可控硅VS觸發(fā)導(dǎo)通，燈泡H發(fā)光。RP是清晨或傍晚實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換的亮度選擇元件。由音頻放大器、選頻電路、延時(shí)開(kāi)啟電路和可控硅電路組成。它提供了一種操作簡(jiǎn)便、靈活、抗干擾能力強(qiáng)，控制靈敏的聲控?zé)?，它采用人嘴發(fā)出約1秒的控制信號(hào)“嘶”聲，即可方便及時(shí)地打開(kāi)和關(guān)閉聲控照明裝置，并有防誤觸發(fā)而具有的自動(dòng)延時(shí)關(guān)閉功能，并設(shè)有手動(dòng)開(kāi)關(guān)，使其應(yīng)用更加方便。1就是因?yàn)槁暱責(zé)粼淼脑?，聲控?zé)粲幸环N有趣的現(xiàn)象，那就是光線充足時(shí)，任你發(fā)出多大的聲音都不亮 ；但在黑夜，輕輕一聲它就發(fā)出

9、了亮光，這是為什么呢？原來(lái)聲控?zé)暨€光控電路，以使其在光線足夠的時(shí)候不工作，所以聲控?zé)舻目刂坪惺锹?、光同時(shí)控制的，在光亮度能達(dá)到的情況下，燈不會(huì)亮。你可以做一個(gè)小實(shí)驗(yàn)，你可以用手遮擋聲控開(kāi)關(guān)的光控原件然后再發(fā)出聲音，燈就會(huì)亮了。第2章 聲控?zé)舻闹谱?.1 設(shè)計(jì)方法 聲控?zé)糁饕牟糠蛛娐?，分別為：電源電路、光控電路、聲控延時(shí)電路、晶閘管開(kāi)關(guān)電路，下面對(duì)其功能進(jìn)行逐一分析并確定電路結(jié)構(gòu)。電源電路主要為控制電路提供工作電壓，本設(shè)計(jì)采用傳統(tǒng)的電源電路設(shè)計(jì)方法，即降壓、整流、濾波、穩(wěn)壓，使電路輸出12V直流電壓供給控制電路。光控電路是根據(jù)光線的強(qiáng)弱來(lái)優(yōu)先決定電燈的亮滅。該電路可以對(duì)聲控延時(shí)電路進(jìn)行控制

10、，在白天光線較強(qiáng)時(shí)，光控電路輸出低電平將聲控電路封鎖；在晚上光線較弱時(shí)，光控電路輸出高電平，則聲控功能打開(kāi)。本設(shè)計(jì)采用光敏電阻和其他電阻組成的分壓電路來(lái)控制555定時(shí)器的觸發(fā)輸入端2腳，并且將555定時(shí)器的2腳和6腳連接在一起，通過(guò)一電容接地，555定時(shí)器的輸出去控制聲控電路中的555定時(shí)器的復(fù)位端。聲控延時(shí)電路該電路主要在光線較弱時(shí)起作用。這主要是通過(guò)光控電路的輸出來(lái)控制的。在白天，該電路在光控電路的控制作用下，處于關(guān)閉狀態(tài)，對(duì)任何聲音信號(hào)都不響應(yīng)；在晚上，光控電路將該電路的功能打開(kāi)，使得該電路能根據(jù)外界聲音信號(hào)作出相應(yīng)的響應(yīng)。經(jīng)放大處理后的聲音信號(hào)控制處于單穩(wěn)工作模式的555定時(shí)器來(lái)實(shí)現(xiàn)聲

11、控及延時(shí)功能。晶閘管開(kāi)關(guān)電路?該電路受聲控電路555定時(shí)器輸出端的控制。當(dāng)其輸出低電平時(shí)，晶閘管截止，由于照明燈與晶閘管串聯(lián)，所以燈熄滅；當(dāng)其輸出高電平時(shí)，晶閘管導(dǎo)通，照明燈點(diǎn)亮。2單元電路設(shè)計(jì)及分析電路由直流供電電路、控制電路、延時(shí)電路三部分組成。2.1.1 直流供電電路直流供電電路直流供電電路由D1-D4組成橋式整流電路。交流220V電壓經(jīng)橋式整流橋后變成脈動(dòng)的直流電，供后續(xù)電路工作。2.1.2 控制電路控制電路控制電路控制電路由四與非門(mén)CD4011、駐極體話(huà)筒BM、光敏電阻R5、三極管9014、單向可控硅SCR等元器件組成。白天，由于光敏電阻R5阻值低，其兩端電壓低，CD4011的一腳為

12、低電平，3腳即變成高電平，導(dǎo)致11腳為低電平，即單向可控硅控制極G為低電平，單向可控硅截止，燈泡不亮。夜晚，由于光敏電阻沒(méi)有受到陽(yáng)光照射，其阻值很高，兩端電壓較高，即1腳變成高電平，此時(shí)3腳的狀態(tài)受2腳控制，若2腳為高電平，則3腳為低電平，若2腳為低電平，則3腳位高電平。當(dāng)駐極體接收到聲音信號(hào)后，經(jīng)C1的濾波作用，被三極管Q1放大，當(dāng)被放大的信號(hào)達(dá)到峰值時(shí)，此時(shí)2腳即便為高電平，3腳變?yōu)榈碗娖剑?1腳高電平，單向可控硅控制極變成高電平，單向可控硅導(dǎo)通，燈泡點(diǎn)亮。當(dāng)駐極體沒(méi)有接收到聲音信號(hào)時(shí)，2腳為低電平，燈泡不亮，工作原理類(lèi)同白天情況。2.1.3延時(shí)電路由C3、R7組成，通過(guò)C3的充放電來(lái)維持

13、燈泡的點(diǎn)亮狀態(tài)，延時(shí)的時(shí)間由C3的容量及R7的阻值來(lái)決定。2.2 元器件的介紹2.2.1 光敏電阻光敏電阻 光敏電阻又稱(chēng)光導(dǎo)管，常用的制作材料為硫化鎘，另外還有硒、硫化鋁、硫化鉛和硫化鉍等材料。這些制作材料具有在特定波長(zhǎng)的光照射下，其阻值迅速減小的特性。這是由于光照產(chǎn)生的載流子都參與導(dǎo)電，在外加電場(chǎng)的作用下作漂移運(yùn)動(dòng)，電子奔向電源的正極，空穴奔向電源的負(fù)極，從而使光敏電阻器的阻值迅速下降。1. 組成光敏電阻器是利用半導(dǎo)體的光電導(dǎo)效應(yīng)制成的一種電阻值隨入射光的強(qiáng)弱而改變的電阻器，又稱(chēng)為光電導(dǎo)探測(cè)器；入射光強(qiáng)，電阻減小，入射光弱，電阻增大。2. 工作原理光敏電阻的工作原理是基于內(nèi)光電效應(yīng)。在半導(dǎo)體

14、光敏材料兩端裝上電極引線，將其封裝在帶有透明窗的管殼里就構(gòu)成光敏電阻，為了增加靈敏度，兩電極常做成梳狀。用于制造光敏電阻的材料主要是金屬的硫化物、硒化物和碲化物等半導(dǎo)體。通常采用涂敷、噴涂、燒結(jié)等方法在絕緣襯底上制作很薄的光敏電阻體及梳狀歐姆電極，接出引線，封裝在具有透光鏡的密封殼體內(nèi)，以免受潮影響其靈敏度。入射光消失后，由光子激發(fā)產(chǎn)生的電子空穴對(duì)將復(fù)合，光敏電阻的阻值也就恢復(fù)原值。在光敏電阻兩端的金屬電極加上電壓，其中便有電流通過(guò)，受到一定波長(zhǎng)的光線照射時(shí)，電流就會(huì)隨光強(qiáng)的增大而變大，從而實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換。光敏電阻沒(méi)有極性，純粹是一個(gè)電阻器件，使用時(shí)既可加直流電壓，也加交流電壓。半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力

15、取決于半導(dǎo)體導(dǎo)帶內(nèi)載流子數(shù)目的多少。32.2.2 駐極體話(huà)筒駐極體話(huà)筒具有體積小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、電聲性能好、價(jià)格低的特點(diǎn)，廣泛用于盒式錄音機(jī)、無(wú)線話(huà)筒及聲控等電路中。屬于最常用的電容話(huà)筒。由于輸入和輸出阻抗很高，所以要在這種話(huà)筒外殼內(nèi)設(shè)置一個(gè)場(chǎng)效應(yīng)管作為阻抗轉(zhuǎn)換器，為此駐極體電容式話(huà)筒在工作時(shí)需要直流工作電壓。1. 結(jié)構(gòu)原理駐極體話(huà)筒具有體積小，頻率范圍寬，高保真和成本低的特點(diǎn)，已在通訊設(shè)備，家用電器等電子產(chǎn)品中廣泛應(yīng)用。話(huà)筒的基本結(jié)構(gòu)由一片單面涂有金屬的駐極體薄膜與一個(gè)上面有若干小孔的金屬電極（背稱(chēng)為背電極）構(gòu)成。駐極體面與背電極相對(duì)，中間有一個(gè)極小的空氣隙，形成 一個(gè)以空氣隙和駐極體作絕緣介質(zhì)

16、，以背電極和駐極體上的金屬層作為兩個(gè)電極構(gòu)成一個(gè)平板電容器。電容的兩極之間有輸出電極。由于駐極體薄膜上分布有自由電荷。當(dāng)聲波引起駐極體薄膜振動(dòng)而產(chǎn)生位移時(shí)；改變了電容兩極版之間的距離，從而引起電容的容量發(fā)生變化，由于駐極體上的電荷數(shù)始終保持恒定，根據(jù)公式：Q =CU 所以當(dāng)C變化時(shí)必然引起電容器兩端電壓U的變化，從而輸出電信號(hào)，實(shí)現(xiàn)聲電的變換。由于實(shí)際電容器的電容量很小，輸出的電信號(hào)極為微弱，輸出阻抗極高，可達(dá)數(shù)百兆歐以上。因此，它不能直接與放大電路相連接，必須連接阻抗變換器。通常用一個(gè)專(zhuān)用的場(chǎng)效應(yīng)管和一個(gè)二極管復(fù)合組成阻抗變換器。電容器的兩個(gè)電極接在柵源極之間，電容兩端電壓既為柵源極偏置電壓

17、Ucs，Ucs變化時(shí)，引起場(chǎng)效應(yīng)管的源漏極之間Idc的電流變化，實(shí)現(xiàn)了阻抗變換。一般話(huà)筒經(jīng)變換后輸出電阻小于2千歐。2. 駐極體話(huà)筒的正確使用機(jī)內(nèi)型駐極體話(huà)筒有四種連接方式對(duì)應(yīng)的話(huà)筒引出端分為兩端式和三端式兩種，圖中R是場(chǎng)效應(yīng)管的負(fù)載電阻，它的取值直接關(guān)系到話(huà)筒的直流偏置，對(duì)話(huà)筒的靈敏度等工作參數(shù)有較大的影響。二端輸出方式是將場(chǎng)效應(yīng)管接成漏極輸出電路，類(lèi)似晶體三極管的共發(fā)射極放大電路。只需兩根引出線，漏極D與電源正極之間接一漏極電阻R，信號(hào)由漏極輸出有一 定的電壓增益，因而話(huà)筒的靈敏度比較高，但動(dòng)態(tài)范圍比較小。市售的駐極體話(huà)筒大多是這種方式連接。（SONY用在MD上的話(huà)筒也是這類(lèi)）三端輸出方式

18、是將場(chǎng)效應(yīng)管接成源極輸出方式，類(lèi)似晶體三極管的射極輸出電路，需要用三根引線。漏極D接電源正極，源極S與地之間接一電阻R來(lái)提供源極電壓，信 號(hào)由源極經(jīng)電容C輸出。源極輸出的輸出阻抗小于2K，電路比較穩(wěn)定，動(dòng)態(tài)范圍大，但輸出信號(hào)比漏極輸出小。三端輸出式話(huà)筒市場(chǎng)上比較少見(jiàn)。無(wú)論何種接法，駐極體話(huà)筒必須滿(mǎn)足一定的偏置條件才能正常工作。（實(shí)際上就是保證內(nèi)置場(chǎng)效應(yīng)管始終處于放大狀態(tài)）3. 工作原理駐極體話(huà)筒體積小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，電聲性能好，價(jià)格低廉，應(yīng)用非常廣泛。高分子極化膜上生產(chǎn)時(shí)就注入了一定的永久電荷(Q)，由于沒(méi)有放電回路，這個(gè)電荷量是不變的，在聲波的作用下，極化膜隨著聲音震動(dòng)，因此和背極的距離也跟著變

19、化，也就是鎖極化膜和背極間的電容是隨聲波變化。我們知道電容上電荷的公式是Q=CU，反之U=Q/C也是成立的。駐極體總的電荷量是不變，當(dāng)極板在聲波壓力下后退時(shí)，電容量減小，電容兩極間的電壓就會(huì)成反比的升高，反之電容量增加時(shí)電容兩極間的電壓就會(huì)成反比的降低。最后再通過(guò)阻抗非常高的場(chǎng)效應(yīng)將電容兩端的電壓取出來(lái)，同時(shí)進(jìn)行放大，我們就可以得到和聲音對(duì)應(yīng)的電壓了。由于場(chǎng)效應(yīng)管是有源器件，需要一定的偏置和電流才可以工作在放大狀態(tài)，因此，駐極體話(huà)筒都要加一個(gè)直流偏置才能工作。2.2.3 NPN三極管9014是非常常見(jiàn)的晶體三極管，在收音機(jī)以及各種放大電路中經(jīng)?？吹剿?，應(yīng)用范圍很廣,它是npn型小功率三極管。下

20、面介紹9014的引腳圖參數(shù)等資料，希望大家記住。1、發(fā)射極2、基極3、集電極。1. 9014三極管參數(shù)集電極最大耗散功率PCM=0.4W（Tamb=25）集電極最大允許電流ICM=0.1A集電極基極擊穿電壓BVCBO=50V集電極發(fā)射極擊穿電壓BVCEO=45V發(fā)射極基極擊穿電壓BVEBO=5V集電極發(fā)射極飽和壓降VCE(sat)=0.3V (IC=100mA; IB=5mA)基極發(fā)射極飽和壓降VBE(sat)=1V (IC=100mA; IB=5mA)特征頻率fT=150MHzHFE： A=60150; B=100300; C=200600; D=40010002. 主要用途作為低頻、低噪聲

21、前置放大，應(yīng)用于電話(huà)機(jī)、VCD、DVD、電動(dòng)玩具等電子產(chǎn)品（與C9015互補(bǔ)）1）。3. 識(shí)別方法(a) 判定基極。用萬(wàn)用表R100或R1k擋測(cè)量管子三個(gè)電極中每?jī)蓚€(gè)極之間的正、反向電阻值。當(dāng)用第一根表筆接某一電極，而第二表筆先后接觸另外兩個(gè)電極 均測(cè)得低阻值時(shí)，則第一根表筆所接的那個(gè)電極即為基極b。這時(shí)，要注意萬(wàn)用表表筆的極性，如果紅表筆接的是基極b。黑表筆分別接在其他兩極時(shí)，測(cè)得的阻值 都較小，則可判定被測(cè)管子為PNP型三極管；如果黑表筆接的是基極b，紅表筆分別接觸其他兩極時(shí)，測(cè)得的阻值較小，則被測(cè)三極管為NPN型管如 9013，9014,9018。(b) 判定三極管集電極c和發(fā)射極e。(

22、以PNP型三極管為例)將萬(wàn)用表置于R100或R1K擋，紅表筆基極b，用黑表筆分別接觸另外兩個(gè)管腳時(shí)，所測(cè)得的 兩個(gè)電阻值會(huì)是一個(gè)大一些，一個(gè)小一些。在阻值小的一次測(cè)量中，黑表筆所接管腳為集電極；在阻值較大的一次測(cè)量中，黑表筆所接管腳為發(fā)射極。2.2.4 可控硅可控硅(SCR: Silicon Controlled Rectifier)是可控硅整流器的簡(jiǎn)稱(chēng)?？煽毓栌袉蜗?、雙向、可關(guān)斷和光控幾種類(lèi)型它具有體積小、重量輕、效率高、壽命長(zhǎng)、控制方便等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛用于可控整流、調(diào)壓、逆變以及無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)等各種自動(dòng)控制和大功率的電能轉(zhuǎn)換的場(chǎng)合。單向可控硅是一種可控整流電子元件，能在外部控制信號(hào)作用下由關(guān)斷變

23、為導(dǎo)通，但一旦導(dǎo)通，外部信號(hào)就無(wú)法使其關(guān)斷，只能靠去除負(fù)載或降低其兩端電壓使其關(guān)斷。單向可控硅是由三個(gè)PN結(jié)PNPN組成的四層三端半導(dǎo)體器件與具有一個(gè)PN結(jié)的二極管相比，單向可控硅正向?qū)ㄊ芸刂茦O電流控制；與具有兩個(gè)PN結(jié)的三極管相比，差別在于可控硅對(duì)控制極電流沒(méi)有放大作用。1. 工作原理可控硅導(dǎo)通條件：一是可控硅陽(yáng)極與陰極間必須加正向電壓，二是控制極也要加正向電壓。以上兩個(gè)條件必須同時(shí)具備，可控硅才會(huì)處于導(dǎo)通狀態(tài)。另外，可控硅一旦導(dǎo)通后，即使降低控制極電壓或去掉控制極電壓，可控硅仍然導(dǎo)通。 可控硅關(guān)斷條件：降低或去掉加在可控硅陽(yáng)極至陰極之間的正向電壓，使陽(yáng)極電流小于最小維持電流以下。42.2

24、.5 cd4011邏輯表達(dá)式：Y = A.B 真值表 A=Y.B X Y Q 動(dòng)作 0 0 0禁止 0 1 1 設(shè)定 1 0 0 重置 1 1 不變 無(wú) (1)當(dāng)X=0、Y=0時(shí)，將使兩個(gè)NAND門(mén)之輸出均為1，違反觸發(fā)器之功用，故禁止使用。如真值表第一列。 (2)當(dāng)X=0、Y=1時(shí)，由于X=1導(dǎo)致NAND-A的輸出為”1”，使得NAND-B的兩個(gè)輸入均為”1”，因此NAND-B的輸出為”0”，如真值表第二列。 (3)當(dāng)X=1、Y=0時(shí)，由于Y=0導(dǎo)致NAND-B的輸出為”1”，使得NAND-1的兩個(gè)輸入均為”1，因此NAND-A的輸出為”0”，如真值表第三列。 (4)當(dāng)X=1、Y=1時(shí)，因?yàn)?/p>

25、一個(gè)”1不影響NAND門(mén)的輸出，所以?xún)蓚€(gè)NAND門(mén)的輸出均不改變狀態(tài)，如真值表第四列。 注：由于資料來(lái)源有限，請(qǐng)自行對(duì)應(yīng)邏輯符號(hào)。 管腳功能： 1A 數(shù)據(jù)輸入端 2A 數(shù)據(jù)輸入端 3A 數(shù)據(jù)輸入端 4A 數(shù)據(jù)輸入端B數(shù)據(jù)輸入端2B數(shù)據(jù)輸入端3B數(shù)據(jù)輸入端4B數(shù)據(jù)輸入端VDD電源正VSS地1Y數(shù)據(jù)輸出端2Y數(shù)據(jù)輸出端3Y數(shù)據(jù)輸出端4Y數(shù)據(jù)輸出端VDD電壓范圍：.5Vto18功耗：雙列普通封裝700mW小型封裝500mW工作溫度范圍：CD4011BM-55-+125CD4011BC-40-+85。2.2.6 555定時(shí)器555定時(shí)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。一般用雙極型工藝制作的

26、稱(chēng)為 555，用 CMOS 工藝制作的稱(chēng)為 7555，除單定時(shí)器外，還有對(duì)應(yīng)的雙定時(shí)器 556/7556。555 定時(shí)器的電源電壓范圍寬，可在 4.5V16V 工作，7555 可在 318V 工作，輸出驅(qū)動(dòng)電流約為 200mA，因而其輸出可與 TTL、CMOS 或者模擬電路電平兼容。555定時(shí)器成本低，性能可靠，只需要外接幾個(gè)電阻、電容，就可以實(shí)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。它也常作為定時(shí)器廣泛應(yīng)用于儀器儀表、家用電器、電子測(cè)量及自動(dòng)控制等方面。它內(nèi)部包括兩個(gè)電壓比較器，三個(gè)等值串聯(lián)電阻，一個(gè) RS 觸發(fā)器，一個(gè)放電管 T 及功率輸出級(jí)。它提供兩個(gè)基準(zhǔn)電壓VCC

27、 /3 和 2VCC /3。555 定時(shí)器的功能主要由兩個(gè)比較器決定。兩個(gè)比較器的輸出電壓控制RS 觸發(fā)器和放電管的狀態(tài)。在電源與地之間加上電壓，當(dāng) 5 腳懸空時(shí)，則電壓比較器 C1 的反相輸入端的電壓為 2VCC /3，C2 的同相輸入端的電壓為VCC /3。若觸發(fā)輸入端 TR 的電壓小于VCC /3，則比較器 C2 的輸出為 0，可使 RS 觸發(fā)器置 1，使輸出端 OUT=1。如果閾值輸入端 TH 的電壓大于 2VCC/3，同時(shí) TR 端的電壓大于VCC /3，則 C1 的輸出為 0，C2 的輸出為 1，可將 RS 觸發(fā)器置 0，使輸出為 0 電平。它的各個(gè)引腳功能如下：1腳：外接電源負(fù)端

28、VSS或接地，一般情況下接地。2腳：低觸發(fā)端3腳：輸出端Vo4腳：是直接清零端。當(dāng)此端接低電平，則時(shí)基電路不工作，此時(shí)不論TR、 TH處于何電平，時(shí)基電路輸出為“0”，該端不用時(shí)應(yīng)接高電平。5腳：VC為控制電壓端。若此端外接電壓，則可改變內(nèi)部?jī)蓚€(gè)比較器的基準(zhǔn)電壓，當(dāng)該端不用時(shí)，應(yīng)將該端串入一只0.01F電容接地，以防引入干擾。6腳：TH高觸發(fā)端。7腳：放電端。該端與放電管集電極相連，用做定時(shí)器時(shí)電容的放電。8腳：外接電源VCC，雙極型時(shí)基電路VCC的范圍是4.5 16V，CMOS型時(shí)基電路VCC的范圍為3 18V。一般用5V。第3章 軟件介紹及設(shè)計(jì)過(guò)程3.1 Quartus II簡(jiǎn)介Alter

29、a Quartus II 作為一種可編程邏輯的設(shè)計(jì)環(huán)境, 由于其強(qiáng)大的設(shè)計(jì)能力和直觀易用的接口，越來(lái)越受到數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)者的歡迎。當(dāng)前官方提供下載的最新版本是v12.1。Altera Quartus II （3.0和更高版本）設(shè)計(jì)軟件是業(yè)界唯一提供FPGA和固定功能HardCopy器件統(tǒng)一設(shè)計(jì)流程的設(shè)計(jì)工具。工程師使用同樣的低價(jià)位工具對(duì) Stratix FPGA進(jìn)行功能驗(yàn)證和原型設(shè)計(jì)，又可以設(shè)計(jì)HardCopy Stratix器件用于批量成品。系統(tǒng)設(shè)計(jì)者現(xiàn)在能夠用Quartus II軟件評(píng)估HardCopy Stratix器件的性能和功耗，相應(yīng)地進(jìn)行最大吞吐量設(shè)計(jì)。Altera的Quartus

30、II可編程邏輯軟件屬于第四代PLD開(kāi)發(fā)平臺(tái)。該平臺(tái)支持一個(gè)工作組環(huán)境下的設(shè)計(jì)要求，其中包括支持基于Internet的協(xié)作設(shè)計(jì)。Quartus平臺(tái)與Cadence、ExemplarLogic、 MentorGraphics、Synopsys和Synplicity等EDA供應(yīng)商的開(kāi)發(fā)工具相兼容。改進(jìn)了軟件的LogicLock模塊設(shè)計(jì)功能，增添 了FastFit編譯選項(xiàng)，推進(jìn)了網(wǎng)絡(luò)編輯性能，而且提升了調(diào)試能力。3.2 設(shè)計(jì)過(guò)程本設(shè)計(jì)采用Quartus II編寫(xiě)程序代碼、編譯、執(zhí)行、波形仿真來(lái)實(shí)現(xiàn)本設(shè)計(jì)。完成以上工作會(huì)得到器件原理圖。3.2.1 編寫(xiě)程序代碼代碼如下：module yjyj(sk,gk,clk,sk_out,gk_out);input clk;i