30s計時器的設計內容

1、綜述在選定設計的課題，對設計要求分析以后，對設計所需要的器件有了一定的了解，然后開始通過網絡和教科書以及圖書館資料的查詢，對相應的器件的功能有了相應的了解。再通過以往知識的學習，對各種器件相互結合使用，從而設計出預期的設計。先由多諧振蕩電路產生10Hz的脈沖，再作為十進制加法器的脈沖源。當十進制的加法器加到十時，通過輸出端上電位作為輸入的與非門輸出端的電位變化，作為減法器的脈沖源。當有一個有效脈沖進入時，減法器就會減去一，顯示電路相應的顯示減一的數(shù)。在多諧振蕩電路中使其產生10Hz的脈沖，使在下面操作中將誤差由1s改進到0.1s。通過課題的設計，使我們認識到了實踐的重要性，只有知識與實踐相結合

2、，才能更好的掌握利用知識。1 確定設計方案外部操作開關控制電路報警電路脈沖發(fā)生電路譯碼顯示電路減法計數(shù)器加法計數(shù)器圖1-1 流程框圖使用555定時器連接形成多諧振蕩電路，從而產生可以調節(jié)頻率的脈沖，而脈沖連接到后續(xù)的集成電路中，驅動其工作。而為了提高精度，將從多諧振蕩電路中產生脈沖的頻率調節(jié)為10Hz，使其驅動十進制的加法計數(shù)器。每當有十個單脈沖作用到十進制加法計數(shù)器上時，十進制加法計數(shù)器會產生一個進位脈沖，而進位脈沖再驅動三十進制減法計數(shù)器。此時的進位脈沖的頻率為1Hz，用其驅動減法計數(shù)器剛好一秒鐘減去一。譯碼顯示電路則是將七段譯碼管連接到減法計數(shù)器的數(shù)據輸出端，將數(shù)據輸出端的二進制代碼轉化

3、成十進制的數(shù)字顯示。報警電路是通過發(fā)光二極管和蜂鳴器形成聲光報警。通過端口的電位的變化，將其用門電路處理成只有顯示“00”時是一種狀態(tài)，其他顯示為另一種狀態(tài)，如此當電位變化時，聲光報警將開始工作?？刂齐娐返男纬墒峭ㄟ^改變各集成電路的置零端與置數(shù)端的電位或脈沖輸入的斷開與連續(xù)實現(xiàn)的。而外部操作開關則是對控制電路的實體控制。2 單元電路設計2.1 脈沖發(fā)生器設計選擇使用555定時器連接形成多諧振蕩電路產生脈沖，脈沖的周期可以通過改變電阻及電容值的大小改變。用555定時器構成多諧振蕩器電路如圖2-1-1(a)所示。電路沒有穩(wěn)態(tài),只有兩個暫穩(wěn)態(tài),也不需要外加觸發(fā)信號,利用電源VCC通過R1和R2向電容

4、器C充電,使uC逐漸升高,升到2VCC/3時,uO跳變到低電平,放電端D導通,這時,電容器C通過電阻R2和D端放電,使uC下降,降到VCC/3時,uO跳變到高電平,D端截止,電源VCC又通過R1和R2向電容器C充電。如此循環(huán),振蕩不停, 電容器C在VCC/3和2VCC/3之間充電和放電,輸出連續(xù)的矩形脈沖,其波形如圖2-1-1(b)所示。8 476 555 321 5R1R2ucC+VCCuo0.01µFtuo0tw2tw1tuc0T（a）5555555（b）圖2-1-1 555定時器構成的多諧振蕩電路及工作波形輸出信號uO的脈寬tW1、tW2、周期T的計算公式如下:tW10.7(R

5、1R2)C (2-1)tW20.7R2C (2-2)TtW1tW20.7(R12R2)C (2-3)f=1/T (2-4)根據設計的具體要求，需要產生10Hz的脈沖,f=10Hz，則可以定義R1R2=48.1K，C=1F。連接形成的電路如圖2-1-2示：圖2-1-2 脈沖發(fā)生器2.2 十進制加法計數(shù)器設計十進制的加法計數(shù)器采用74ls161連接。將74ls161設置成十進制的加法計數(shù)器，使用從脈沖發(fā)生器產生的脈沖驅動，每當有十個單個脈沖時，其進位脈沖會產生一個進位脈沖。74ls161的各引腳如圖2-2-1示：圖2-2-1 74ls161引腳圖 時鐘 CP清零 MR 使能 CEP，CET 置數(shù)

6、PE 數(shù)據輸出端 Q0Q3四個數(shù)據輸入端 P0P3將P0P3預置成“0000”，并且用與非門電路連接Q0與Q3，并將與非門的輸出輸入到9號引腳置數(shù)端，如此則形成十進制的循環(huán)。使用74ls192連接形成的十進制加法計數(shù)器如圖2-2-2所示：圖2-2-2 十進制加法計數(shù)器2.3 三十進制減法計數(shù)器三十進制減法計數(shù)器采用兩片74ls192連接形成。74ls192可以形成加法器和減法器，在本設計中利用減法器端口。利用十進制加法器的進位脈沖驅動，沒有一個單脈沖時，兩片74ls192連接形成的三十進制減法計數(shù)器的輸出端的二進制數(shù)值減一。74ls192的引腳圖如圖2-3-1示：圖2-3-1 74ls192引

7、腳圖CPU為加計數(shù)時鐘輸入端，CPD為減計數(shù)時鐘輸入端；LD為預置輸入控制端，異步預置。CR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。由兩片74ls192連接形成的三十進制減法計數(shù)器如圖2-3-2所示：圖2-3-2 三十進制減法計數(shù)器2.4 譯碼顯示電路設計譯碼顯示電路是將不熟悉的二進制代碼轉換成熟悉的十進制的裝置，在本設計中采用兩個七段譯碼器分別作為顯示數(shù)的十位與個位。七段譯碼器的四個端口分別與兩個74ls192的Q3、Q2、Q1、Q0相連。如圖2-4-1為七段譯碼器：圖2-4-1 七段譯碼器兩個七段譯碼器與74l

8、s192的數(shù)據輸出端相連組成的譯碼顯示電路如圖2-4-2所示：圖2-4-2 譯碼顯示電路2.5 報警電路設計在設計中采用發(fā)光二極管和蜂鳴器作為聲光報警的產生源。為了使聲光報警僅在譯碼顯示電路顯示數(shù)字為“00”時發(fā)出警報，通過門電路的結合實現(xiàn)。并且將脈沖發(fā)生器產生的脈沖引入與門的一輸入端，從而實現(xiàn)發(fā)光二極管的閃爍發(fā)光，其閃爍的頻率為10Hz，如此更易起到警示作用。如圖2-5是設計的報警電路：圖2-5 報警電路其中7425集成電路的1、2、4、5輸入端分別與74ls192(1)的Q3、Q2、Q1、Q0相連；74hc32的2輸入端口與脈沖發(fā)生器的輸出端相連；74hc02的2、3輸入端分別與74ls1

9、92(2)的Q1、Q0相連。如此即可實現(xiàn)當顯示為“00”時產生報警。2.6 控制電路設計控制電路的目的是為了對電路進行清零、啟動和暫停/繼續(xù)。在設計中采用對各集成電路的置數(shù)端與置零端的電位變化實現(xiàn)清零和啟動；暫停/繼續(xù)功能則是通過脈沖的斷開/連續(xù)實現(xiàn)的。暫停/繼續(xù)開關設在脈沖發(fā)生器與十進制加法計數(shù)器之間，如此將設備的精度由1s提升到0.1s。如圖2-6是設計的控制電路，其中圖2-6-1是啟動電路，圖2-6-2是暫停/繼續(xù)電路，圖2-6-3是清零電路。圖2-6-1 啟動電路圖2-6-2 暫停/繼續(xù)電路圖2-6-3 清零電路其中暫停繼續(xù)電路中采用由SR鎖存器構成的防抖動開關，如此避免了在開關斷開/

10、閉合瞬間的電位不穩(wěn)定連續(xù)變化的影響。2.7 外部操作開關設計外部操作開關就是設計中方便操作設置的操作開關，是對控制電路的實體操作。3 原理圖圖3-1 原理圖4 結論通過本次設計，預期的設計要求都已完成，設計能很好的做到開啟、清零和暫停/連續(xù)功能，并且提升了精度。但總體來說，還有一些問題存在，總的原理圖過于復雜，連線過多，應當進行精簡。但總體來說，本次設計是成功的，達到了預期的要求。5 心得體會本次設計總體來說是本學期所學習的數(shù)電與模電知識的總復習與實踐應用。通過這次試驗我清楚的認識到，學會了書本上的知識并不代表會使用這些知識，還要不斷地使用這些知識，才能將它們很好的掌握，以后更好的在工作中使用

11、它們?，F(xiàn)在的社會需要的是可以將知識運用到生產中的人才，不是只懂得知識的大學生。本次設計也是給我提了個醒，不能只顧書本上的知識，還要多多的獲取生產應用類型的知識。在設計中，對以往的知識是全面的運用，對其熟悉程度再次提升。同時，還有許多未曾學習過的知識也被應用到了設計中，這就要求了我對專業(yè)知識的擴充，提升專業(yè)知識的容量，深化對專業(yè)的了解。另外，本次設計中應用到仿真軟件protues，讓我看到了仿真學習的好處。多學習了一個本專業(yè)所需要的軟件，對以后的工作定會起到極大地的促進作用。另外通過仿真軟件，可以很簡單的驗證自己的一些設想、實驗，如此與書本上知識的學習相結合，能更好的促進對知識的理解應用?？傮w來說，本次設計對我的學習起到了相當重要的作用，對以后的學習應用指明了方向。 姓名：馬奧運 學號：0905010210 日期：參考文獻1 閻石.數(shù)字電子技術基礎.5版