6分鐘演講報時器(共26頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上 電子課程設計 演講自動報時器 學院：電子信息工程學院 專業(yè)、班級： 電氣班姓名：梁興泰 學號：3 指導老師：黃慶彩 2011年12月 目 錄一、設計任務與要求2二、總體框圖2三、器件選擇3四、功能模塊11五、總體設計電路圖20六、心得體會21演講報時器一、設計任務與要求1、任務：設計一個演講報時器2、 設計任務與要求：設計一個演講自動報時控制電路，要求演講時間為6min，在剩最后1min時喇叭響一下（輸出為高電平）提醒演講者。在6min時喇叭再次鳴叫，時間為1min,即通知臺上的演講者時間已到，應停止演講。要求用指示燈顯示秒數(shù)（以10s為單位），用顯示器顯示分鐘數(shù)。

2、二、總體框圖 本設計主要由四大模塊電路組成：555多諧振蕩器、555單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、計數(shù)器、顯示部分、報警部分、控制部分。振蕩器的功能是實現(xiàn)一個周期為十秒的脈沖信號，該振蕩器是由555定時器組成的多諧振蕩器。 計數(shù)器功能是用一個可預置數(shù)減法減法計數(shù)器組成，實現(xiàn)從6分鐘遞減到0。計數(shù)器由一塊74LS192計數(shù)器構(gòu)成。 顯示部分由數(shù)碼顯示管，6個指示燈構(gòu)成。其中數(shù)碼顯示管現(xiàn)實6分鐘倒計時，6個指示燈以10秒為單位循環(huán)點亮。 報警部分由兩個蜂鳴器和兩個單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器組成。 控制部分電路實現(xiàn)的功能有重置，啟動。用74LS138 作為3 線8 線譯碼器，譯碼器的輸入端接計數(shù)器74LS192的輸出端，當計數(shù)到

3、零時輸出信號使譯碼器相應端口輸出低電平信號觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器?？傮w方案框圖如下：10秒脈沖發(fā)生器 D觸發(fā)器 倒計數(shù)部分 顯示部分 控 制 部 分 報警部分三、選擇器件555定時器3個74LS1921個74LS002個74LS746個74LS043個指示燈6個74LS1381個數(shù)碼顯示管1個蜂鳴器2個1、 555定時器振蕩器主要采用的是由555定時器組成，下圖為由555定時器電路圖以及它的內(nèi)部邏輯圖：555定時器的工作原理555定時器有二個比較器A1和A2，有一個RS觸發(fā)器，R和S高電平有效。三極管VT1對清零起跟隨作用，起緩沖作用。三極管VT2是放電管，將對外電路的元件提供放電通路。比較器的輸入

4、端有一個由三個5kW電阻組成的分壓器，由此可以獲得 和 兩個分壓值，一般稱為閾值。555定時器的1腳是接地端GND，2腳是低觸發(fā)端TL，3腳是輸出端OUT，4腳是清除端Rd，5腳是電壓控制端CV，6腳是高觸發(fā)端TH，7腳是放電端DIS，8腳是電源端VCC。555定時器的輸出端電流可以達到200mA，因此可以直接驅(qū)動與這個電流數(shù)值相當?shù)呢撦d，如繼電器、揚聲器、發(fā)光二極管等。 當TH高觸發(fā)端6腳加入的電平大于 ，TL低觸發(fā)端2腳的電平大于 時，比較器A1輸出高電平，比較器A2輸出低電平，觸發(fā)器置“0”，放電管飽和，7腳為低電平。 當TH高觸發(fā)端加入的電平小于 ，TL低觸發(fā)端的電平大于 時，比較器A

5、1輸出低電平，比較器A2輸出低電平，觸發(fā)器狀態(tài)不變，仍維持前一行的電路狀態(tài)，輸出低電平，放電管飽和，7腳為低電平。 當TH高觸發(fā)端6腳加入的電平小于 ，TL低觸發(fā)端的電平小于 時，比較器A1輸出低電平，比較器A2輸出高電平，觸發(fā)器置“1”，輸出高電平，放電管截止，7腳為高電平。因7腳為集電極開路輸出，所以工作時應有外接上拉電阻，故7腳為高電平。 當從功能表的最后一行向倒數(shù)第二行變化時，電路的輸出將保持最后一行的狀態(tài)，即輸出為高電平，7腳高電平。只有高觸發(fā)端和低觸發(fā)端的電平變化到倒數(shù)第三行的情況時，電路輸出的狀態(tài)才發(fā)生變化，即輸出為低電平，7腳為低電平。2、 74LS19274LS192是雙時鐘

6、方式的十進制可逆計數(shù)器。下面介紹74LS192的引腳圖和74LS192的功能表。 CPU為加計數(shù)時鐘輸入端，CPD為減計數(shù)時鐘輸入端。 LOAD為預置輸入控制端，異步預置。 CLR為復位輸入端，高電平有效，異步清除。 CO為進位輸出：1001狀態(tài)后負脈沖輸出， BO為借位輸出：0000狀態(tài)后負脈沖輸出。 可以根據(jù)74LS192的引腳圖來實現(xiàn)硬件連接，圖2中P0、P1、P2、P3分別為D0、D1、D2、D3，可以通過LD=0，給這四個引腳接高電平或低電平來實現(xiàn)置數(shù)，Q0、Q1、Q2、Q3為74LS192的輸出端，可以直接接七段數(shù)碼顯示譯碼器。PL為LD引腳，接0時置數(shù)，用做加計數(shù)或減計數(shù)時，必須

7、接1。MR為CR引腳，當接高電平時實現(xiàn)清零。TCU為CO為進位輸入，1001狀態(tài)后負脈沖輸出。是進位輸出端。TCD為BO，是借位輸出端。0000狀態(tài)后負脈沖輸出。CPUCPDCR操作00置數(shù)110加計數(shù)110減計數(shù)1清零 根據(jù)表3-2中74LS192的功能表，當LD=1，CR=0，CPD=1時，如果有時鐘脈沖加到CPU端，則計數(shù)器在預置數(shù)的基礎上進行加法計數(shù)，當計到9（1001）時，CO端輸出進位下降沿跳變脈沖；當LD=1，CR=0，CPU=1時，如果有時鐘脈沖加到CPD端，則計數(shù)器在預置數(shù)的基礎上進行減法計數(shù)，當計到0（0000）時，BO端輸出借位下降沿跳變脈沖。3、74LS04（非門）仔細

8、觀察一下三極管組成的開關電路即可發(fā)現(xiàn)，當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系，它實際上就是一個非門。（亦稱反向器）。在一些實用的反向器電路中，為了保證在輸入低電平時三極管可靠地截止，常在三極管的基極連接一個電阻R和一個負電源VEE。由于接入了電阻R2和負電源VEE,即使輸入的低電平信號稍大于零，也能使三極管的基極為負電位，從而使三極管能可靠地截止，輸出為高電平。當輸入信號為高電平時，應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。 所用芯片74LS04

9、是一個有六個反相器的芯片，其邏輯框圖如下圖所示：邏輯功能表如下圖： 邏輯函數(shù)式Y(jié)= A邏輯功能描述如下：當輸入端為低電平0時，輸出端為高電平1；當輸入端為低電平1時，輸出端為高電平0；即輸出端的電平與輸入端的電平總是相反的。4、74LS00（四2輸入與非門）5、74LS74(雙D觸發(fā)器)在TTL電路中，比較典型的d觸發(fā)器電路有74ls74。74ls74是一個邊沿觸發(fā)器數(shù)字電路器件，每個器件中包含兩個相同的、相互獨立的邊沿觸發(fā)D觸發(fā)器電路。6、蜂鳴器蜂鳴器是一種一體化結(jié)構(gòu)的電子訊響器，采用供電，廣泛應用于、打印機、復印機、報警器、汽車電子設備、電話機、等電子產(chǎn)品中作發(fā)聲。 ；蜂鳴器主要分為壓電式

10、蜂鳴器和電磁式蜂鳴器兩種類型。蜂鳴器在中用字母“H”或“HA”（舊標準用“FM”、“LB”、“JD”等）表示。本裝置中采用壓電式蜂鳴器：壓電式蜂鳴器主要由、壓電蜂鳴片、及共鳴箱、外殼等組成。有的壓電式蜂鳴器外殼上還裝有。 多諧振蕩器由或集成電路構(gòu)成。當接通后（1.515V直流工作電壓）,多諧振蕩器起振,輸出1.52.5kHZ的，阻抗匹配器推動壓電蜂鳴片發(fā)聲。壓電式蜂鳴器具有體積小、靈敏度高、耗電省、可靠性好，造價低廉的特點和良好的頻率特性。因此它廣泛應用于各種電器產(chǎn)品的報警、發(fā)聲用途。最常見的莫過于音樂賀卡、電子手表、袖珍計算器、電子門鈴和電子玩具等小型電子用品上作發(fā)聲器件。7、74LS138

11、（3線-8線譯碼器）3線-8線譯碼器74LS13的功能表四、功能模塊1、 555構(gòu)成多諧振蕩器(10秒脈沖發(fā)生器)由555定時器構(gòu)成的多諧振蕩器及其工作波形如圖所示。接通電源后，電容C被電，上升，當上升到時，觸發(fā)器被復位，同時放電BJT T導通，此時為低電平，電容C通過和T放電，使下降。當下降到時，觸發(fā)器又被置位，翻轉(zhuǎn)為高電平。電容器C放電所需的時間為當C放電結(jié)束時，T截至，將通過向電容器C充電，由上升到所需的時間為當上升到時，觸發(fā)器又發(fā)生翻轉(zhuǎn)，如此周而復始，在輸出端就得到一個周期性的方波，其頻率為此電路中要產(chǎn)生周期為10S，頻率為0.1HZ的觸發(fā)脈沖，經(jīng)計算的到參數(shù)為C=480uf R1=R

12、2=10k2、 用555定時器接成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器由555構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器及工作波形如下圖所示。 用555定時器接成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 電路的電壓波形圖電源接通瞬間，電路有一個穩(wěn)定的過程，即電源通過電阻R向電容C充電，當上升到時，觸發(fā)器復位，為低電平，放電BJT T導通，電容C放電，電路進入穩(wěn)定狀態(tài)。若觸發(fā)輸入端施加觸發(fā)信號（），觸發(fā)器發(fā)生翻轉(zhuǎn)，電路進入暫穩(wěn)態(tài)，輸出高電平，且BJT T截止。此后電容C充電至=時，電路又發(fā)生翻轉(zhuǎn)，為低電平，T導通，電容C放電，電路恢復至穩(wěn)定狀態(tài)。如果忽略T的飽和壓降，則從零電平上升到的時間，即為輸出電壓的脈寬：=RCln31.1RC。如果輸入脈沖寬度大于輸出脈沖寬度

13、，則可以加入微分環(huán)節(jié)使輸入脈沖變窄。這種電路產(chǎn)生的脈沖寬度可從幾個微秒到數(shù)分鐘，精度可達0.1%。設計中用到的555單穩(wěn)態(tài)電路由輸入脈沖信號的下降沿觸發(fā)。此電路中要求暫穩(wěn)態(tài)脈寬為1s 和 60s經(jīng)計算得到電路參數(shù)為 R1=90.9 C1= 100uFR2=545.4k C2= 100uF3、指示燈顯示秒數(shù)電路（以10S為單位）采用6個D觸發(fā)器構(gòu)成6個指示燈的控制電路。其中，每一個觸發(fā)器的輸出端Q都接1個指示燈，以顯示狀態(tài)。接通電源后，撥動開關S1，利用D觸發(fā)器的置數(shù)端和清零端使6個觸發(fā)器預置成狀態(tài)。之后每隔10S輸入一個CP脈沖，右移一位。6個指示燈分別接到6個觸發(fā)器的Q輸出端，這樣每隔十秒只

14、有一個指示燈會發(fā)亮，每到來一個觸發(fā)脈沖點亮下一個指示燈。 3、 計數(shù)器構(gòu)成一個六分鐘倒計時電路6個D觸發(fā)器部分循環(huán)周期為60S，60S后，當Q1再次由高電平1變?yōu)榈碗娖?的時候，經(jīng)非門后給74LS192的DOWN計數(shù)端一個計數(shù)脈沖，計數(shù)器設計容量為6分鐘。（在計數(shù)器開始之前，通過撥動開關S1使計數(shù)器置入數(shù)字”6”）4、 譯碼、顯示電路計數(shù)器的輸出接入數(shù)碼管顯示電路，同時將計數(shù)器的輸出接入74LS138譯碼電路。5、 蜂鳴報警電路6、 控制電路當計數(shù)器倒計時剛到達零，而且6個D觸發(fā)器的狀態(tài)為時，74LS138譯碼器的Y0端輸出低電平，觸發(fā)第一個單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，使之輸出持續(xù)時間為1秒的高電平，之后又

15、自動恢復為低電平。驅(qū)動蜂鳴器發(fā)出1S的音頻報警信號。當計數(shù)器倒計時已到零，而且6個D觸發(fā)器的狀態(tài)第二次變?yōu)闀r，74LS138譯碼器的Y0端輸出低電平，經(jīng)反相器后變?yōu)楦唠娖?，此高電平信號與第一個D觸發(fā)器的1Q輸出端（此時也為為高電平）相與非后，輸入到第二個單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，使之輸出持續(xù)時間為1分鐘的高電平，之后又自動恢復為低電平。驅(qū)動蜂鳴器發(fā)出1分鐘的音頻報警信號。當計數(shù)器倒計時已到零，6個D觸發(fā)器的狀態(tài)為時，74LS192的端輸出為低電平，將此低電平信號與555多諧振蕩器產(chǎn)生的10S脈沖信號相與后，接到6個D觸發(fā)器的脈沖輸入端，使整個電路的脈沖在計數(shù)到零后消失，不再循環(huán)計數(shù)。五、總體設計電路圖總電

16、路工作過程:閉合開關S1使電路達到初始狀態(tài)（6分鐘），然后斷開開關S1，進入6分鐘倒計時狀態(tài)，6個指示燈每隔十秒循環(huán)點亮，當時間還剩下一分鐘時，蜂鳴器發(fā)出長達1秒鐘的報警信號提醒演講者，當6分鐘時間到時，蜂鳴器發(fā)出長達1分鐘的報警信號，再次提醒演講者時間用盡，應停止演講。六、心得體會在此次的演講報時器設計過程中,我更進一步地熟悉了芯片的結(jié)構(gòu)及掌握了各芯片的工作原理和其具體的使用方法。要求熟悉邏輯電路及其芯片各引腳的功能,那么在電路出錯時便能準確地找出錯誤所在并及時糾正了。在連接實物圖時,你會發(fā)現(xiàn)有時仿真和電路連接并不是完全一致的,會遇到各種各樣的問題，芯片的問題，線的問題等等，所以得一遍又一遍的連，鍛煉了我的耐性。有付出才有收獲。這次課程設計中，受益匪淺。通過親自選芯片，用其設計