順序定時電路

1、武漢理工大學(xué)專業(yè)課程設(shè)計（一）課程設(shè)計說明書順序定時控制電路設(shè)計1 技術(shù)指標(biāo) 用直流可調(diào)穩(wěn)壓電源一臺、萬用表一塊、面包板一塊、元器件若干、剪刀、鑷子等必備工具。設(shè)計一個三級順序定時控制電路，可用于程序定時控制，使三級定時順序觸發(fā)，控制定時時間可調(diào)。2 設(shè)計方案及其比較 根據(jù)要求設(shè)計出三種方案，內(nèi)容如下。2.1 方案一 利用74ls290計數(shù)器來完成脈沖整數(shù)倍的定時。74ls290功能表如表1，引腳圖如圖1，組成的工作電路如圖2。表1 74ls290功能表窗體頂端復(fù)位輸入窗體底端置位輸入時鐘輸出r0(1)r0(2)s9(1)s9(2)cpq0q1q2q3110××0000&#

2、215;0××11×1001×0×0計數(shù)0×0×計數(shù)0××0計數(shù)×00×計數(shù) 窗體底端圖1 74ls290引腳圖圖2 工作電路工作原理：（工作電路中cpu，cpo，rd1，rd2，ld1，ld2分別是引腳圖中的cp0，cp1，r0(1)，r0(2)，s9(1)，s9(2)）開始時從k處輸入低電平使三個74ls290清零，之后k輸入高電平開始工作。在輸入脈沖周期第一個10倍時間內(nèi)a處始終輸出高電平，之后由第一個與非門輸出的低電平將第一個74ls290的脈沖關(guān)在與門外，使其得不到觸發(fā)從而停

3、止計數(shù)，同時第一個與非門輸出的低電平進(jìn)過一個非門得到高電平將第二個74ls290的脈沖與門打開，第二個74ls290計數(shù)器開始計數(shù)，與前一個相同，在第二個10倍于脈沖周期的時間內(nèi)b處始終輸出高電平，并以相同的方法定時并接通第三個74ls290計數(shù)器,使c在第三個10倍于脈沖周期的時間始終輸出高電平。2.2 方案二利用555定時器組成的單穩(wěn)態(tài)電路完成定時功能。工作圖如圖3。圖3 555定時器組成的工作電路工作原理：由555定時器先組成單穩(wěn)態(tài)電路，通過c和r的值控制電路停留在暫態(tài)的時間來達(dá)到定時的功能。an處觸發(fā)第一個單穩(wěn)態(tài)電路在暫態(tài)時間內(nèi)輸出1始終處于高電平，當(dāng)暫態(tài)結(jié)束時3端變?yōu)榈碗娖酵ㄟ^一個積

4、分器將下降沿積分成一個負(fù)脈沖，使第二個單穩(wěn)態(tài)電路開始進(jìn)入暫態(tài)，在第二個單穩(wěn)態(tài)電路處于暫態(tài)階段輸出2始終處于高電平，同第一個一樣暫態(tài)結(jié)束時3端變?yōu)榈碗娖酵ㄟ^一個積分器將下降沿積分成一個負(fù)脈沖，使第三個單穩(wěn)態(tài)電路開始進(jìn)入暫態(tài)，同樣第三個單穩(wěn)態(tài)電路處于暫態(tài)階段輸出3始終處于高電平。其中三個定時時間分別為t11.1ca*rpa，t2=1.1cb*rpb，t3=cc*rpc。2.3 方案三 由556定時器是由兩個555定時器組成的，可以得到一個簡化元件的新方案。其中556定時器引腳圖如圖4，工作電路如圖5。 圖4 556定時器引腳圖圖5 555和556組成的工作電路工作原理：556的功能與555相同（內(nèi)

5、含兩個555定時器），an處觸發(fā)第一個單穩(wěn)態(tài)電路在暫態(tài)時間內(nèi)a處始終處于高電平，當(dāng)暫態(tài)結(jié)束時3端變?yōu)榈碗娖酵ㄟ^一個積分器將下降沿積分成一個負(fù)脈沖，傳給556定時器的6端，通過其內(nèi)部的第一個555定時器組成的單穩(wěn)態(tài)電路完成第二次定時功能，暫態(tài)時間內(nèi)b處始終處于高電平，當(dāng)暫態(tài)結(jié)束時5端變?yōu)榈碗娖酵ㄟ^一個積分器將下降沿積分成一個負(fù)脈沖，傳給556定時器的8端，使556定時器內(nèi)部的第二個555定時器組成的單穩(wěn)態(tài)電路進(jìn)入暫態(tài)，暫態(tài)時間內(nèi)c處始終處于高電平。其中三個定時時間分別為t11.1c0*rpa，t2=1.1c1*rpb，t3=c2*rpc。2.4 方案比較 三個方案均可以完成三次順序定時功能，方案

6、一完成的定時時間只能是脈沖周期的整數(shù)倍，雖然可以通過改變q0到q3的連線，使其組成不同進(jìn)制的計數(shù)器，來改變定時時間，但可操作性較差。方案二通過555定時器組成單穩(wěn)態(tài)電路來完成功能，可以通過改變滑動變阻器的阻值來改變定時時間，可操作性較高。方案三將后面兩個555定時器用556定時器來代替，大大簡化了電路，同時可以通過改變滑動變阻器的阻值來改變定時時間，可操作性更高，但556定時器的芯片比較難得到。通過比較方案二實施起來較為方便并且能較好完成功能，所以采用方案二作為實現(xiàn)方案。3 實現(xiàn)方案參照方案二得到實現(xiàn)方案的電路圖如圖6。圖6 利用555定時器組成的實現(xiàn)方案555定時器的引腳圖如圖7，功能表如表

7、2。圖7 555定時器引腳圖輸入輸出閾值輸入觸發(fā)輸入復(fù)位輸出放電管*00導(dǎo)通<vcc2/3<vcc/311截止>vcc2/3>vcc/310導(dǎo)通<vcc2/3>vcc/31不變不變表2 555定時器功能表由555組成的單穩(wěn)態(tài)電路如圖8。圖8 單穩(wěn)態(tài)電路當(dāng)an按下后，555單穩(wěn)態(tài)電路進(jìn)入暫態(tài)3處輸出高電平，555內(nèi)晶體管截止，ca處開始充電。一直充到電壓大于2/3vdd時，輸出變?yōu)榈碗娖剑?55內(nèi)晶體管導(dǎo)通，ca處開始放電，暫態(tài)結(jié)束，此后將一直保持穩(wěn)態(tài)，即輸出為低電平狀態(tài)。暫態(tài)持續(xù)時間約為1.1ca*rpa。參考圖6可以看出工作電路的工作原理，即an處觸發(fā)第一

8、個單穩(wěn)態(tài)電路在暫態(tài)時間內(nèi)輸出1始終處于高電平，此時燈l1亮，當(dāng)暫態(tài)結(jié)束時3端變?yōu)榈碗娖?，燈l1滅，并通過一個積分器將下降沿積分成一個負(fù)脈沖，使第二個單穩(wěn)態(tài)電路開始進(jìn)入暫態(tài)，在第二個單穩(wěn)態(tài)電路處于暫態(tài)階段輸出2始終處于高電平，燈l2亮，同第一個一樣暫態(tài)結(jié)束時3端變?yōu)榈碗娖?，燈l2滅，并通過一個積分器將下降沿積分成一個負(fù)脈沖，使第三個單穩(wěn)態(tài)電路開始進(jìn)入暫態(tài)，同樣第三個單穩(wěn)態(tài)電路處于暫態(tài)階段輸出3始終處于高電平，燈l3亮，等第三個單穩(wěn)態(tài)電路的暫態(tài)結(jié)束時，輸出3處輸出低電平，燈l3滅。其中三個定時時間分別為t11.1ca*rpa，t2=1.1cb*rpb，t3=cc*rpc。4 調(diào)試過程及結(jié)論 組成的

9、電路連線沒有問題，但用5v電壓進(jìn)行測試時，l1燈在an按下后亮了一下后面的燈沒有跟著亮，依次用低電平觸發(fā)后面兩個555單穩(wěn)態(tài)電路時發(fā)現(xiàn)l2可以亮，l3也可以亮，這就排除了單穩(wěn)態(tài)電路連線問題和燈的問題。問題關(guān)鍵就在于中間的積分器或者是信號傳遞過程中出現(xiàn)的問題。期間一次測試中發(fā)現(xiàn)燈l1始終亮著，考慮到暫態(tài)時間與r、c有關(guān)，時間無窮可能是r無窮導(dǎo)致的，于是用萬用表測量第一個滑動變阻器的阻值，發(fā)現(xiàn)問題正是在于此，這個滑動變阻器中間斷路，造成阻值無窮大，使時間也無窮大，燈l1自然不會滅。排除滑動變阻器問題后，取下第一個燈l1，再次按下an發(fā)現(xiàn)l2閃了一下，但l3始終沒有亮，再取下l2后發(fā)現(xiàn)，在an的觸發(fā)

10、下l3燈也會閃一下，只是很暗?？紤]到燈會消耗功率問題，嘗試著將燈換成小燈，可是效果不好，除了l1亮，l2、l3還是不亮。于是想到了提高電壓來增大提供的功率，當(dāng)電壓提高到了7至8v時，不光l1會亮，l2也會亮了，但l3卻依然不亮，當(dāng)電壓調(diào)到9v以上時，555定時器芯片燒掉了，于是測試只能連續(xù)測試兩個燈。在工作電壓調(diào)至7到8v之間時，先測試前兩個電路，再測試后兩個電路。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，試驗均符合要求，即第一個燈亮后第二個燈亮。連成完整的電路只要在電壓合適的情況下是可以完成要求的。設(shè)計成功！5 心得體會 通過這次課程設(shè)計使我對555定時器的了解進(jìn)一步加深，了解了單穩(wěn)態(tài)電路，并了解了它的運(yùn)用，可以用單穩(wěn)態(tài)電

11、路來控制定時時間。同時對于電路實驗我也有了自己的幾點體會：第一，實驗要細(xì)心。做實驗時不能抱有急于求成的心態(tài)來連線，每一根線都應(yīng)該認(rèn)真剪裁，仔細(xì)地插入到面包板中，而且也要看清楚電路圖后再進(jìn)行電路的連線。否則測試時就會出現(xiàn)錯誤，而且出現(xiàn)錯誤也很不容易找，甚至?xí)龎男酒?。這樣反而花的時間更多。第二，實驗要大膽假設(shè)。做實驗即使再細(xì)心也難免會遇到錯誤，這時就要大膽的假設(shè)，根據(jù)理論知識對電路進(jìn)行分析，找出所有可能的原因一一排查，找原因時就要大膽的假設(shè)，不能覺得老師給的都是好的，元件的損壞錯誤是比較多的，而且最不容易排查，所以第一個假設(shè)應(yīng)該是元件損壞，然后再是電路連線問題，最后是其他原因。第三，明白一個道理，那就是實踐和理論的差距還是很大的。通過對數(shù)電和模電的學(xué)習(xí)，能對電路有一個基本的認(rèn)識，對應(yīng)相應(yīng)的題目也能給出理論上的方案。可是實踐中不是所有的方案都可行，并且即使電路原理正確也不一定能得到合適的結(jié)果。正如這次實驗按照課程中學(xué)習(xí)的內(nèi)容來看，l1、l2、l3應(yīng)該依次亮才對，可是在電路連線沒問題。電路原理沒問題的，也就是理論沒有什么問題的情況下，得不到實驗結(jié)果。這說明實際實驗中我們需要考慮的問題遠(yuǎn)比理論上要多得多，比如這次的電壓、功率問題等等。最后，我覺得大學(xué)生不光要會理論，更重要的是實踐，因為相對于理論實踐還是比較難的，它涉及的方面遠(yuǎn)比理論要多得多，通過這樣不光理