可預(yù)置定時電路的設(shè)計

1、-作者xxxx-日期xxxx可預(yù)置定時電路的設(shè)計【精品文檔】可預(yù)置定時電路課程設(shè)計報告一. 設(shè)計要求1、設(shè)計一個可靈活預(yù)置時間的計時電路，要求具有時間顯示功能，能準(zhǔn)確預(yù)置清零。2、設(shè)置外部操作開關(guān)，控制計時器的直接清零、啟動和暫時|連續(xù)計時。3、要求計時電路遞減計時，每隔一秒，計時器減1。 4、當(dāng)計時器遞減時間到零（即定時時間到）時，顯示器上顯示00，同時發(fā)光電報警信號。二. 設(shè)計的作用、目的熟悉集成同步十進制加/減計數(shù)器的工作原理。掌握555定時器的工作原理、集成電路的使用方法、集成電路的引腳安排、各集成芯片的邏輯功能及使用方法。在日常生活和工作中，我們常常使用都定時控制，如交通燈定時等等等

2、。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，控制電路的需求越來越大?？梢允褂檬褂没究深A(yù)置定時電路構(gòu)成其他我們生活中應(yīng)用廣泛的電子設(shè)備。三設(shè)計的具體實現(xiàn)1系統(tǒng)概述定時器由啟動電路、秒脈沖發(fā)生器、預(yù)置輸入電路、計數(shù)器、譯碼顯示電路、報警電路和控制電路共7部分組成?；究驁D如下圖所示：啟動控制譯碼顯示秒脈沖發(fā)生器報警計數(shù)器控制電路預(yù)置輸入電路圖1其中譯碼電路和控制電路是系統(tǒng)的主要部分。計數(shù)器完成計時功能，而控制器完成計數(shù)器的直接清零、啟動計數(shù)、暫時功能。通過設(shè)置開關(guān)或按鍵電路可以對定時時間進行預(yù)置，這部分需要編碼器。通過編碼后，送到計數(shù)器預(yù)置端作為計數(shù)的時間。根據(jù)題目要求這部分應(yīng)采用減計數(shù)。在計數(shù)同時，還需要對所計時間

3、進行顯示，所以需要譯碼顯示電路，顯示器用LED。對于本模塊的器件選用，計數(shù)器選用74LS192進行設(shè)計。74LS192是十進制可編程同步加1減計數(shù)器，它采用8421碼二十進制編碼，并具有直接清零、置數(shù)、加1減計數(shù)功能。報警電路在實驗中可以用發(fā)光二極管來代替。2電路分析與設(shè)計A:器件選擇 (1) 十進制可逆計數(shù)器74LS192 74LS192是同步十進制可逆計數(shù)器，它具有雙時鐘輸入，并具有清除和置數(shù)等功能，其引腳排列及邏輯符號如圖2所示：圖2 74LS192的引腳排列及邏輯符號圖中：為置數(shù)端，為加計數(shù)端，為減計數(shù)端，為非同步進位輸出端，為非同步借位輸出端，P0、P1、P2、P3為計數(shù)器輸入端，為

4、清除端，Q0、Q1、Q2、Q3為數(shù)據(jù)輸出端。其功能表如下輸入輸出MRP3P2P1P0Q3Q2Q1Q01000000dcbadcba011加計數(shù)011減計數(shù)1 74LS192的功能表（2）555定時器雙極型定時器CB555電路結(jié)構(gòu)圖。它是由比較器C1和C2，基本RS觸發(fā)器和集電極開路的放電三極管TD三部分組成。555定時器是一種中規(guī)模集成電路，只要在外部配上適當(dāng)阻容元件，就可以方便地構(gòu)成脈沖產(chǎn)生和整形電路。其結(jié)構(gòu)框圖如圖3所示：圖3 結(jié)構(gòu)框圖圖中的數(shù)碼18為器件引腳的編號。555定時器符號如下所示：1）.模擬功能部件電阻分壓器經(jīng) 3 個 5 k電阻分壓后提供基準(zhǔn)電壓：當(dāng)不接固定電壓時， =2/3

5、Vcc，=1/3Vcc當(dāng)外接固定電壓時， =，= 1/2Vco電壓比較器C1和C2比較器：TH(閾值輸入端)基準(zhǔn)電壓時，輸出=0，否則為1比較器：(閾值輸入端)基準(zhǔn)電壓時，稱為觸發(fā)置0(觸發(fā)輸入端)基準(zhǔn)電壓時，稱為觸發(fā)置14）.基本功能當(dāng)時，輸出電壓為低電平，VT飽和導(dǎo)通。當(dāng)時，時，時，C1輸出低電平，C2輸出高電平，Q0，飽和導(dǎo)通。當(dāng)、時，C1、C2輸出均為高電平，基本RS觸發(fā)器保持原來狀態(tài)不變，因此、VT也保持原來狀態(tài)不變。當(dāng)、時，C1輸出高電平，C2輸出低電平，Q1，VT截止。表2 555 定時器的功能表輸入輸出閥值輸入（VI1）觸發(fā)輸入（VI2）復(fù)位（RD）輸出（Vo）放電管Txx00

6、導(dǎo)通11截止10導(dǎo)通1不變不變(3).74LS04由下圖可發(fā)現(xiàn)，當(dāng)輸入為高電平時輸出等于低電平，而輸入為低電平時輸出等于高電平。因此輸出與輸入的電平之間是反向關(guān)系，它實際上就是一個非門。（亦稱反向器）。當(dāng)輸入信號為高電平時，應(yīng)保證三極管工作在深度飽和狀態(tài)，以使輸出電平接近于零。為此，電路參數(shù)的配合必須合適，保證提供給三極的基極電流大于深度飽和的基極電流。設(shè)計電路所用的芯片是74LS04，如下圖所示：圖4：六位反相器74LS04引腳圖(4).74LS00 74LS00 是四2 輸入與非門，其邏輯功能表如下：表3與非門邏輯功能表74LS00內(nèi)部結(jié)構(gòu)原理如下圖：圖5 74LS00內(nèi)部結(jié)構(gòu)（5）基本R

7、S觸發(fā)器電路結(jié)構(gòu)：把兩個與非門G1、G2 的輸入、輸出端交叉連接，即可構(gòu)成基本RS 觸發(fā)器，其邏輯電路如圖12(a)所示。它有兩個輸入端R、S 和兩個輸出端Q、Q。圖6 基本RS觸發(fā)器工作原理：基本RS 觸發(fā)器的邏輯方程為：根據(jù)上述兩個式子得到它的四種輸入與輸出的關(guān)系:1）.當(dāng)R=1、S=0 時，則Q=0,Q=1,觸發(fā)器置1。2）.當(dāng)R=0、S=1 時，則Q=1,Q=0,觸發(fā)器置0。（6）74LS10三輸入與非門 74LS10三輸入與非門內(nèi)部結(jié)構(gòu)原理圖和真值表如下：圖7 74LS10三輸入與非門內(nèi)部結(jié)構(gòu)原理圖和真值表（7）74LS190同步可預(yù)置數(shù)十進制加減計數(shù)器 74LS190同步可預(yù)置數(shù)十

8、進制加減計數(shù)器結(jié)構(gòu)如圖：圖8 74LS190結(jié)構(gòu)圖74LS74190功能表：輸入輸出CTENLOADD/UDCBACP0dcba異步預(yù)置10加計數(shù)011減計數(shù)11保持表5 74LS功能表74LS190動作時序圖如圖774LS190是同步可預(yù)置數(shù)加減十進制計數(shù)器，符號與動作時序圖如上圖，它具有異步指數(shù)端、加減控制端D/U和計數(shù)控制端CTEN，為了方便級聯(lián)，設(shè)置了兩個級聯(lián)輸出端RCO和MAX/MIN。其各個控制端功能詳見其功能表（表5）圖9 74LS190動作時序圖(8).數(shù)碼管譯碼器七段LED顯示譯碼器加法器定義實現(xiàn)多位二進制數(shù)相加的電路稱為加法器，它能解決二進制中1+1=10 的功能。因為計算

9、機輸出的是BCD碼，要想在數(shù)碼管上顯示十進制數(shù)，就必須先把BCD碼轉(zhuǎn)換成 7 段字型數(shù)碼管所要求的代碼。我們把能夠?qū)⒂嬎銠C輸出的BCD碼換成 7 段字型代碼，并使數(shù)碼管顯示出十進制數(shù)的電路稱為“七段字型譯碼器”。74LS48除了有實現(xiàn)7段顯示譯碼器基本功能的輸入（DCBA）和輸出（YaYg）端外，7448還引入了燈測試輸入端（LT）和動態(tài)滅零輸端（RBI），以及既有輸入功能又有輸出功能的消隱輸入/動態(tài)滅零（BI/RBO）端。由7448真值表可獲知7448所具有的邏輯功能：1）7段譯碼功能（LT=1，RBI=1）在燈測試輸入端（LT）和動態(tài)滅零輸入端（RBI）都接無效電平時，輸入DCBA經(jīng)744

10、8譯碼，輸出高電平有效的7段字符顯示器的驅(qū)動信號，顯示相應(yīng)字符。除DCBA = 0000外，RBI也可以接低電平，見表1中116行。2）消隱功能（BI=0）此時BI/RBO端作為輸入端，該端輸入低電平信號時，表1倒數(shù)第3行，無論LT和RBI輸入什么電平信號，不管輸入DCBA為什么狀態(tài)，輸出全為“0”，7段顯示器熄滅。該功能主要用于多顯示器的動態(tài)顯示。3）燈測試功能（LT= 0）此時BI/RBO端作為輸出端，端輸入低電平信號時，表1最后一行，與及DCBA輸入無關(guān)，輸出全為“1”，顯示器7個字段都點亮。該功能用于7段顯示器測試，判別是否有損壞的字段。4）動態(tài)滅零功能（LT=1，RBI=1）此時BI

11、/RBO端也作為輸出端，LT端輸入高電平信號，RBI端輸入低電平信號，若此時DCBA = 0000，表1倒數(shù)第2行，輸出全為“0”，顯示器熄滅，不顯示這個零。DCBA0，則對顯示無影響。該功能主要用于多個7段顯示器同時顯示時熄滅高位的零。引腳如下圖：圖10 74LS48引腳圖（9）七段數(shù)碼顯示管數(shù)碼管的一種是半導(dǎo)體發(fā)光器件，數(shù)碼管可分為七段數(shù)碼管和八段數(shù)碼管，區(qū)別在于八段數(shù)碼管比七段數(shù)碼管多一個用于顯示小數(shù)點的發(fā)光二極管單元DP（decimal point），其基本單元是發(fā)光二極管。圖13（a）(b)為共陰管電路和共陰數(shù)碼管引出腳功能圖。圖11 引出腳功能圖B.功能模塊電路單元（1）.秒脈沖發(fā)

12、生電路首先設(shè)計定時電路由于555定時芯片是一種常用的定時芯片。原理簡單易懂，因此選用555芯片來產(chǎn)生時鐘脈沖信號。如下圖所示用555定時器和74ls190芯片經(jīng)過3次分頻將1khz分頻成為1hz 即為1s 即1s定時電路設(shè)計成功。圖8 秒脈沖發(fā)生電路(2).輔助預(yù)置電路：為了保證系統(tǒng)的設(shè)計要求，在設(shè)計控制電路時，應(yīng)正確處理各個信號之間的時序關(guān)系，從系統(tǒng)控制要求可知，控制電路要完成以下4 項功能。1）操作“直接清零”開關(guān)時，要求計數(shù)器清零。2) 閉合“啟動”開關(guān)時，計數(shù)器應(yīng)完成置數(shù)功能，顯示器顯示預(yù)置數(shù)據(jù)；斷開“啟動”開關(guān)時，計數(shù)器開始進行遞減計數(shù)。3)當(dāng)“暫停|連續(xù)”開關(guān)處于“暫?！蔽恢脮r，控

13、制電路封鎖時鐘脈沖信號CP，計數(shù)器暫停計數(shù)，顯示器上保持原來的數(shù)不變，當(dāng)“暫停4)當(dāng)計數(shù)器遞減計數(shù)到零（即定時時間到）時，控制電路應(yīng)發(fā)出報警信號，使計數(shù)器保持零狀態(tài)不變，同時報警電路工作。圖9啟動、暫停、連續(xù)控制電路(3)預(yù)置、計數(shù)、顯示電路通過設(shè)置開關(guān)或按鍵電路可以對定時時間進行預(yù)置，這部分需要編碼器。通過編碼后，送到計數(shù)器預(yù)置端作為計數(shù)的時間。根據(jù)題目要求這部分應(yīng)采用減計數(shù)。在計數(shù)同時，還需要對所計時間進行顯示，所以需要譯碼顯示電路，顯示器用LED。采用74LS48來作為譯碼顯示電路。對于本模塊的器件選用，計數(shù)器選用74LS192 進行設(shè)計較為簡便，74LS192是十進制可編程同步加|減計

14、數(shù)器，它采用8421 碼二十進制編碼，并具有直接清零、置數(shù)、加|減計數(shù)功能。（控制左側(cè)開關(guān)可實現(xiàn)清零，控制右側(cè)開關(guān)可實現(xiàn)對0到99內(nèi)的任意數(shù)進行預(yù)置數(shù)）在其輸入端接入單刀雙擲開關(guān)控制器高低電平可實現(xiàn)其預(yù)置數(shù)功能。圖 10 計數(shù)器預(yù)置電路(4)總體電路如下圖四心得體會及建議一段時間的課程設(shè)計讓我們有機會把課堂上學(xué)到的知識在實踐中檢驗，通過這段時間de初步應(yīng)用，我知道自己應(yīng)該學(xué)一些什么方面的知識和理論，就我現(xiàn)在的水平，還要許多的努力。對于元件的型號種類等等都不是很了解。尤其是每個型號元件的參數(shù)。所以這機是一個很大的空洞，另外對于數(shù)字電子技術(shù)這一門課程，雖然懂一點，但是還是要努力的學(xué)習(xí)，才能夠在實踐

15、中不那么盲目。我認為在以后的學(xué)習(xí)生活中，我將更加重視課堂上的理論學(xué)習(xí)，只有有堅強理論才可以負之更好的實踐。另外選擇元件中，可能找不到電路圖中設(shè)計的元件，現(xiàn)實中的元件屬性可能和電路原理圖中不同，這就需要隨時際情況修改電路圖，以達到設(shè)計目的。比如電阻可能沒有合適的阻值，這是可以用不同電阻串聯(lián)，或用電位器來達到所需的阻值。數(shù)碼管譯碼器如果沒有74LS48，也可以用74LS248代替。這次的課程設(shè)計讓我收獲很大，我了解了Protel軟件，增進了我對數(shù)電的學(xué)習(xí)興趣。同時加強了我的動手能力，提高了解決實際問題的能力，對我以后的工作與學(xué)習(xí)有很大的幫助。但是在實際的操作中會發(fā)現(xiàn)知識太過匱乏，還有太多不懂且需要學(xué)習(xí)的地方。在今后的學(xué)習(xí)中，還是需要腳踏實地的去做，去吸收太多自己還不知道的東西。五附錄型號名稱數(shù)目74LS48譯碼顯示274LS192十進制可逆計數(shù)器2555定時器國產(chǎn)雙極型定時器1LED數(shù)碼顯示器274LS00二輸入與非門274LS04非門（反相器）274LS10三輸入與非門174LS190同步可預(yù)置十進