數(shù)電課設3060s循環(huán)計時電路

1、力主廿74次享課程設計題 目：定時電路設計與實驗學生姓名：韓磊學院：電力學院系別：自動化系專業(yè)：自動化班級：自15-3指導教師：王艷榮2017年07月05日摘要電子技術課程設計是電子技術課程的實踐性環(huán)節(jié)， 是對所學的電子技術基本理論知識的綜合運用。 課程設計是根據(jù)某一課題技術指標或邏輯功能的要求， 進行電路的獨立設計， 實驗安裝和調(diào)試， 在實驗板上進行電子產(chǎn)品的制作和寫出實驗總結報告。本設計要求設計一個30s/60s 循環(huán)定時電路， 本實驗的核心部分是要設計一個 30s/60s 循環(huán)計數(shù)器， 并且對計數(shù)結果進行實時顯示， 同時要實現(xiàn)設計任務中提到的各種控制要求，因此該系統(tǒng)包括秒脈沖發(fā)生器、計數(shù)

2、器、譯碼顯示電路、時序控制電路和報警電路等5 個部分構成。 其中， 計數(shù)器和控制電路是系統(tǒng)的主要部分。 計數(shù)器完成30s/60s 循環(huán)計時功能， 而控制電路具有直接控制計數(shù)器的啟動計數(shù)、暫停、連續(xù)計數(shù)、譯碼顯示電路的顯示和滅燈功能。為了滿足系統(tǒng)的設計要求， 在設計控制電路時， 應正確處理各個信號之間的時序關系。 在操作直接清零開關時，要求計數(shù)器清零，數(shù)碼顯示器顯示零。當啟動開關閉合時，控制電路應封鎖時鐘信號cp,同時計數(shù)器完成置數(shù)功能，譯碼顯示電路顯示0-30s/0-60s 字樣；當啟動開關斷開時，計數(shù)器開始計數(shù)；當暫停、連續(xù)開關撥在暫停位置上時，計數(shù)器停止計數(shù)，處于保持狀態(tài)；當暫停、連續(xù)開關

3、撥在連續(xù)時，計數(shù)器繼續(xù)遞增計數(shù)。本系統(tǒng)還在multisim 下進行了仿真測試，對計時電路、 譯碼顯示電路、 報警電路進行了性能與功能仿真， 通過仿真分析驗證了設計的正確性，達到了設計的預期目的，仿真結果完成了預期要求。關鍵詞： 循環(huán)計數(shù)器30s/60s 秒定時器 555 定時器14目錄一、設計任務及分析4.1. 設計目的： 4.2. 設計內(nèi)容 : 4.3. 設計思路： 4.二、系統(tǒng)方案設計5.rl方案一 5.r l方案二 5.三、原理電路設計7.1、秒脈沖電路7.2、遞增計時電路8.3、報警電路8.4、外部操作信號9.5、整體電路圖 1.0.四、系統(tǒng)測試電路11五、設計測試過程中遇到的問題及解

4、決方法1. 2六、結論 1.3.七、參考文獻1.3.設計任務及分析1. 設計目的：（ 1）掌握基本時序邏輯電路的分析和設計方法。（ 2）掌握基本邏輯故障識別與診斷基本方法，培養(yǎng)分析、解決問題能力。（ 3） 掌握學習總結報告和設計說明書的基本書寫方法，培養(yǎng)技術交流能力。2. 設計內(nèi)容 :設計一個 30s/60s 定時電路，用兩位數(shù)碼管顯示時間。定時電路采用加 / 減計時模式，時間間隔為 1s. 有外部控制開關可以對定時電路進行直接清零、置數(shù)、連續(xù)計數(shù)、時長選擇。當定時時間到時，顯示器停在最后的時間，同時發(fā)出聲光報警信號。3. 設計思路：目的是設計一個30s/60s 循環(huán)定時電路對計數(shù)結果進行實時

5、顯示， 同時要實現(xiàn)設計任務中提到的各種控制要求， 因此該系統(tǒng)包括秒脈沖發(fā)生器、 計數(shù)器、 譯碼顯示電路、 輔助時序控制電路和報警電路等5 個部分構成。 其中， 計數(shù)器和控制電路是系統(tǒng)的主要部分。 計數(shù)器完成30s/60s 循環(huán)計時功能， 而控制電路具有直接控制計數(shù)器的啟動計數(shù)、暫停、連續(xù)計數(shù)、譯碼顯示電路的顯示和滅燈功能。為了滿足系統(tǒng)的設計要求， 在設計控制電路時， 應正確處理各個信號之間的時序關系。在操作直接清零開關時，要求計數(shù)器清零，數(shù)碼顯示器顯示零。當啟動開關閉合時，控制電路應封鎖時鐘信號cp,同時計數(shù)器完成置數(shù)功能，譯碼顯示電路顯示 0-30s/0-60s 字樣；當啟動開關斷開時，計數(shù)

6、器開始計數(shù)；當暫停、連續(xù)開關撥在暫停位置上時，計數(shù)器停止計數(shù)，處于保持狀態(tài)；當暫停、連續(xù)開關撥在連續(xù)時，計數(shù)器繼續(xù)遞增計數(shù)。:、系統(tǒng)方案設計方案一:外部操作開關圖1秒脈沖發(fā)生器使用555定時器，計數(shù)器使用741s160組合而成，控制電路選用兩 個二輸入的與非門組合而成的基本觸發(fā)器和兩個三輸入的與非門組成，而其集成塊則選用741s20。此方案中選用的741s20是由兩個四輸入的與非門組成。兩個 暫穩(wěn)態(tài)自行相互轉(zhuǎn)換而輸出一系列矩形波，可用作方波發(fā)生器。由基本rs觸發(fā)器構成的控制電路具有抗抖作用，由于機械開關的接觸抖動，則r的狀態(tài)會在0和1之間變化多次，若r=1,由于a=0,因此g2門仍然是“有低出

7、高”，不會影 響輸出的狀態(tài)。方案二：外部操i 作開關一圖2秒脈沖觸發(fā)器、計數(shù)器和控制電路所使用的與方案一相同， 但控制電路的集成塊 使用741s01和741s10,顯示譯碼器使用741s148組合，報警電路選用蜂鳴報警 器。此方案中的譯碼器741s148為8線3線優(yōu)先編碼器，共有54/74148和 54/74ls148兩種線路結構型式， 利用選通端（ei）和輸出選通端（eq可進行 擴展。方案一與方案二比較起來，對于控制電路的集成塊應用，方案二的集成塊閑置引 腳要遠大于方案一，會增加外部干擾，而在報警器的選擇過程中，蜂鳴報警器的 結構相對復雜，不利于電路連接，而且其與計數(shù)器之間因為同一型號而不需

8、要上 拉電阻，大大減少了電路的導線數(shù)，但綜合所有性能來看，方案一要比方案二更 合適，因而選擇方案一。表格1元件名稱型號數(shù)量電阻100q12.886k q25.772k q1電容10nf110nf1定時器5551顯示器sm42052計數(shù)器74ls1602小燈泡1開關2三、原理電路設計1.秒脈沖電路秒脈沖產(chǎn)生電路采用555定時器來實現(xiàn)。555定時器是一種多用途集成電路，應 用相當廣泛，通常只需外接幾個阻容元件就可以很方便的構成施密特觸發(fā)器和多諧振蕩器。利用555定時器構成多諧振蕩器的方法是把它的閥值輸入端th和觸發(fā)輸入端tr相連并對地接電容c,對電源vcc接電阻ri和r2,然后再將ri0t=0.7

9、 (ri+2r2)c=0.7 (15+2*68) x 103x 10x 10-6=1057ms=is2、遞增計時電路74ls160為可預置的十進制同步計數(shù)器， 直接清零，異步清零端 mr非為低電平 時，不管時鐘端cp信號狀態(tài)如何，都可以完成清零功能。160的預置是同步的， 當置入控制器pe非為低電平時，在cp上升沿作用下，輸出端q0-q數(shù)據(jù)端p0-p3 一致。其管腳圖如圖所示：rco進位輸出端qa-qd輸出端enp計數(shù)控制端 ent計數(shù)控制端。二者全1時計數(shù)器才能工作，否則處于保持狀態(tài)。clk 時鐘輸入端clr 異步清零端（低電平有效）load同步并行置入端（低電平有效）當其為低電平時，在時鐘

10、作用下，讀入d0 到 d3u174ls160是10進制計數(shù)器，要做成30進制計數(shù)器，先要 做一個比30大的計時器。這里用兩片74ls160接成一個100進制計數(shù)器，再通過置數(shù)法實現(xiàn) 30進制計數(shù)。由兩片741s160連接形成的三十進制加法計數(shù)器如圖所示。圖4遞增計時電路qaqbtyqprconphr a b c d eezlcwlrlk74ls160d11ji3、報警電路bo偽低位74ls160勺借位端，bo為高位74ls160勺借位端，到低位從0到9 時，bo飲出“0”信號，但不會使發(fā)光二級管亮燈，只有當計數(shù)器見到00時，b01 和bo羽時發(fā)出“0”信號，才能使發(fā)光小燈泡發(fā)光，產(chǎn)生報警作用。

11、：usa74l50ckjemwrr 加砒：圖5報警電路4、外部操作信號圖6外部操作信號電路外部操作信號由置數(shù)，暫停、清零兩部分構成。1、操作“清零”開關，要求計數(shù)器清零，當開關閉合是繼續(xù)工作，開關打 開是使兩片741s160的清零端為高電位，于是清零端工作。2、閉合“啟動”開關，計數(shù)器應完成置數(shù)功能，顯示器顯示00,斷開“啟動”開關，計數(shù)器開始進行遞增計數(shù)。3、當“暫停/連續(xù)”開關處于閉合時，發(fā)出低電平，通過與 555的輸出端與 非，從而使與非后的信號一直為高電位，即脈沖信號失效，顯示器保持不變。當此開關處于打開時，計數(shù)器繼續(xù)累計計數(shù)5、整體電路圖圖7整體電路圖四、系統(tǒng)測試電路閉合s1,系統(tǒng)正

12、常工作，x1滅圖8運行中斷開開關s1,計數(shù)器停止，x1亮圖9再按下s2,計數(shù)器清零，x1亮圖10五、設計測試過程中遇到的問題及解決方法在組裝過程中，經(jīng)常出現(xiàn)的問題就是忘了給引腳接線、 連錯了引腳等等這些小問 題，但是這些問題卻是致命的，常常會讓我們頭疼不已，因此為了避免出錯，就 需要我們細心認真。當檢測出問題后分析出原因，是元器件本身原因還是接線錯誤，更換元件或 重新正確接線，保證電路的正確運行。在調(diào)試過程中，我的電路出現(xiàn)了無法置數(shù) 的錯誤，經(jīng)過排查最終發(fā)現(xiàn)是置數(shù)電路少接了一根線看來還是大意惹的禍。一開始元件參數(shù)的計算選擇不是很合理，電容、電阻的參數(shù)選擇未能使輸出時鐘脈沖的時間達到理論要求。后

13、通過查閱資料，修改給定的電容參考值， 重新計算電 阻的值，多次修改調(diào)試，直到達到了理論值。六、結論通過為期一周的課程設計， 我深刻體會到了自己知識的匱乏， 自己原來所學的東西只是一個表面性的， 理論性的， 而且是理想化的。 根本不知道在現(xiàn)實中還存在有很多問題。 設計一個很簡單的電路， 所要考慮的問題， 要比考試的時候考慮的多的多。所以，一開始，我遇到了很多麻煩。通過老師和同學們的幫助，我漸漸的有了眉目。這樣，在很大程度上提高了我考慮問題的全面性。設計電路， 還要考慮到它的前因后果。 什么功能需要什么電路來實現(xiàn)。 另外，還要考慮它的可行性，實用性等等。這樣，也提高了我的分析問題的能力。原來， 我們學習的電路只是一個理論知識， 通過這次實習。 使我的理論知識上升到了一個實踐的過程。同時在實踐中也加深了我們對理論知識的理解。通過這次實習， 不僅使我對所學過的知識有了一個新的認識。 而且提高了我考慮問題， 分析問題的全面性以及動手操作能力。 使我的綜合能力有了一個很大的提高。最后，