可調(diào)延時電路設(shè)計

1、成績課程設(shè)計說明書題 目： 可調(diào)延時電路設(shè)計 課程名稱： 數(shù)字電子技術(shù) 學(xué) 院：電子信息與電氣工程學(xué)院 學(xué)生姓名： 學(xué) 號： 201102010063 專業(yè)班級： 自動化2011級2班 指導(dǎo)教師： 張修太 2013年6月7日10課 程 設(shè) 計 任 務(wù) 書設(shè)計題目可調(diào)延時電路設(shè)計學(xué)生姓名翟英博所在學(xué)院電子信息與電氣工程學(xué)院專業(yè)、年級、班自動化11級2班設(shè)計要求： 1.設(shè)計制作一個可調(diào)延時電路； 2.用5V電源供電； 3.通過電位器調(diào)節(jié)延時時間，延時時間可調(diào)范圍為010分鐘； 4.用按鍵觸發(fā)電路產(chǎn)生延時； 5.用LED燈指示延時狀態(tài)，LED燈亮，延時開始，LED燈滅，延時結(jié)束。主要元件：555定時

2、器、電位器、LED、按鍵、74LS00學(xué)生應(yīng)完成的任務(wù)：1.用multisim軟件設(shè)計與仿真電路；2.用Altium Designer軟件設(shè)計原理圖；3.用Altium Designer軟件設(shè)計PCB板；4.制作PCB板，并安裝調(diào)試；5.書寫課程設(shè)計報告。參考文獻(xiàn)：1 秦長海，張?zhí)禊i，翟亞芳.數(shù)字電子技術(shù)M.北京大學(xué)出版社,2012.10.2 童詩白，華成英.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)M.四版.高等教育出版社,2006.5.3 邱關(guān)源.電路M.五版.高等教育出版社.2006.4 彭介華.電子技術(shù)課程設(shè)計指導(dǎo)M.高等教育出版社.2008.125 陳大欽.電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)-電子電路實(shí)驗(yàn)、設(shè)計、仿真M.高等教

3、育出版社.2000.1工作計劃： 5月2730號完成電路原理圖設(shè)計；5月30-31號完成PCB板設(shè)計；6月35號完成PCB板制作并安裝調(diào)試；6月57號書寫課程設(shè)計報告并提交。任務(wù)下達(dá)日期： 2013年 5 月20日任務(wù)完成日期： 2013年 6 月7 日 指導(dǎo)教師（簽名）： 學(xué)生（簽名）：可調(diào)延時電路設(shè)計摘 要：設(shè)計了一個可調(diào)延時電路，通過調(diào)節(jié)電位器來改變延遲時間的長短，通過測量LED亮的時間來確認(rèn)延時時間，設(shè)計延時范圍為0-10s。該電路由555定時器、電位器、LED、按鍵、電阻、電容和5V電源構(gòu)成。在本此次設(shè)計中通過Multisim仿真、Altium Designer設(shè)計原理圖和制作PCB

4、板，完成了可調(diào)延時電路的課程設(shè)計任務(wù)，能夠?qū)崿F(xiàn)0-10s的延時功能。關(guān)鍵詞：可調(diào)延時；555定時器；按鍵觸發(fā)；電路仿真目 錄1. 設(shè)計背景31.1 數(shù)字電路系統(tǒng)和數(shù)字電路的定義和組成31.2 可調(diào)延時電路的作用及基本構(gòu)成32. 設(shè)計方案32.1 任務(wù)分析32.2 方案論證33 方案實(shí)施43.1 原理圖設(shè)計43.2 P C B制作53.3 安裝與調(diào)試54. 結(jié)果與結(jié)論65. 收獲與致謝76. 參考文獻(xiàn)77. 附件77.1 電路原理圖77.2 P C B布線圖87.3 元器件清單81. 設(shè)計背景1.1 數(shù)字電路系統(tǒng)和數(shù)字電路的定義和組成數(shù)字電路系統(tǒng)一般包括輸入電路、控制電路、輸出電路、時鐘電路和電

5、源等。輸入電路主要作用是將被控信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，其形式包括各種輸入接口電路。比如數(shù)字頻率計中，通過輸入電路對微弱信號進(jìn)行放大、整形，得到數(shù)字電路可以處理的數(shù)字信號。模擬信號則需要通過模數(shù)轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號再進(jìn)行處理。在設(shè)計輸入電路時，必須首先了解輸入信號的性質(zhì)，接口的條件，以設(shè)計合適的輸入接口電路。數(shù)字電路是用數(shù)字信號完成對數(shù)字量進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算的電路，又叫數(shù)字系統(tǒng)。由于它具有邏輯運(yùn)算和邏輯處理功能，所以又稱數(shù)字邏輯電路?，F(xiàn)代的數(shù)字電路由半導(dǎo)體工藝制成的若干數(shù)字集成器件構(gòu)造而成。邏輯門是數(shù)字邏輯電路的基本單元。存儲器是用來存儲二值數(shù)據(jù)的數(shù)字電路。從整體上看，數(shù)字電路可以分為組合邏輯

6、電路和時序邏輯電路兩大類。1.2 可調(diào)延時電路的作用及基本構(gòu)成 在數(shù)字電路設(shè)計中優(yōu)勢需要把一個信號延時一段時間再和另一信號作用?？烧{(diào)延時電路是通過按鍵觸發(fā)，使得電路信號得到延遲。核心器件是555定時器，由一個LED燈表現(xiàn)出延時時間。2.設(shè)計方案2.1任務(wù)分析 根據(jù)課程設(shè)計要求，分析可知，可調(diào)延時電路是由555定時器、電阻、電容、LED燈、電位器和按鍵所組成。接通5V直流電源后通過按動按鍵觸發(fā)，輸出為1使得LED燈發(fā)亮，過幾秒后輸出變?yōu)?，此時LED燈熄滅。從而實(shí)現(xiàn)延時效果。2.2 方案論證 在可調(diào)延時電路中，需要體現(xiàn)電路的延時功能。由按鍵觸發(fā)，在發(fā)光二極管上表現(xiàn)出延時功能,發(fā)光二極管亮?xí)r延時開

7、始，熄滅時延時結(jié)束。電路結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。 按動按鍵 L E D 亮LED滅接通5V電源 圖1 電路結(jié)構(gòu)框圖3. 方案實(shí)施3.1 原理圖設(shè)計555集成時及電路是一種數(shù)字、模擬混合型的中規(guī)模集成電路，可連接成多諧振蕩電路，產(chǎn)生單位脈沖，用于觸發(fā)計數(shù)器。555定時器的邏輯符號圖如圖2所示。圖2 555定時器的邏輯符號圖當(dāng)按下按鍵K時，電容C1接地導(dǎo)致電容的電壓下降，電容電壓的下降導(dǎo)致2腳電壓下降到小于1/3 VCC，此時電源給C3充電，導(dǎo)致6腳電壓慢慢上升，經(jīng)過t=(R2+R3)C1*ln3時間后上升到大于2/3 VCC時，3腳輸出為“0”，LED燈熄滅，此時6腳電壓又下降到

8、0，因?yàn)榘存I已經(jīng)松開，2腳電壓為VCC，繼續(xù)保持LED燈不亮。   接通電源后LED不亮，按一下按鍵后LED燈亮幾秒后熄滅，不按按鍵時LED不亮。  按照電路圖在仿真軟件Multisim上一一選擇各器件并進(jìn)行連接，將電路在Multisim上連接好后，為各個電阻和電容選取適當(dāng)值，然后打開Multisim的開關(guān)?？词欠穹想娐吩O(shè)計的功能。設(shè)計可調(diào)延時電路原理圖如圖2所示 圖2 可調(diào)延時電路原理圖3.2 P C B制作在原理圖設(shè)計無誤的情況下，通過Altium Designer軟件進(jìn)項(xiàng)PCB板的設(shè)計。在布線前要完成對電路圖各元件的封裝。在封裝時，要注意，因?yàn)閷?/p>

9、于同一個元件可能又多種封裝方式。封裝時根據(jù)所給元件的類型選擇合適的封裝對各個元件進(jìn)行封裝。封裝完成后，把原理圖導(dǎo)入PCB板。導(dǎo)入PCB板后，再對元件的位置重新手動擺放，使盡量少的線重疊，以減少布線時的跳線出現(xiàn)。PCB板如圖3所示3.3 安裝與調(diào)試在安裝時要注意電容和發(fā)光二極管有沒有插反。安裝好所有的器件后開始焊接，焊接完后按照電路圖逐一檢查電路有沒有漏焊的問題，接下來用萬用表逐一檢查有沒有虛焊或線路斷路或線路短路。在線路沒有問題的情況下連接電源調(diào)試，之后用電源逐個模塊進(jìn)行檢查。加入5V電壓后看能否正常工作。在安裝調(diào)試時我沒能按照正確的步驟執(zhí)行，使得安裝過后無法實(shí)現(xiàn)延時功能，之后經(jīng)過多次檢查與修

10、改，成功完成安裝與調(diào)試任務(wù)。 圖3 PCB圖4. 結(jié)果與結(jié)論 我們首先在Multisim軟件上進(jìn)行電路的設(shè)計，設(shè)計好后進(jìn)行仿真。經(jīng)過仿真后發(fā)現(xiàn)按動觸動開關(guān)S之后發(fā)光二極管沒能正常發(fā)光，之后發(fā)現(xiàn)原來是有一個電阻沒能連接到正確的線路上。經(jīng)過改正，再次仿真后得到了正確的電路原理圖。之后利用Altium Designer軟件進(jìn)行PCB的設(shè)計與封裝。經(jīng)過調(diào)整各元件的位置，設(shè)計好了PCB板，并沒有一條跳線。但制作好PCB板后接通電源按動觸動開關(guān)后發(fā)光二極管無法發(fā)光。之后查看原理圖，發(fā)現(xiàn)電源與六角開關(guān)接線錯誤，Header2應(yīng)該接六角開關(guān)的1、6接頭，3接VCC、4接地，而之前設(shè)計的是3、6接header2

11、，2接VCC，4接地。還有一處錯誤就是輸入的一直是高電平，輸出為低電平，二極發(fā)光管無法發(fā)光，沒辦法實(shí)現(xiàn)延遲功能。所以在原理圖上進(jìn)行了修改，把C1和R1刪除了。同時PCB板也進(jìn)行了正確的修改。但是PCB版型已經(jīng)制作好。所以只好用跳線或者焊錫來代替導(dǎo)線進(jìn)行修改。修改過后，發(fā)光二極管還是不亮。后來經(jīng)過老師的測試發(fā)現(xiàn)，原來是發(fā)光二極管接反了，后又把二極管正確接上。5. 收獲與致謝經(jīng)過兩個星期的課程設(shè)計，我收獲了很多。不僅培養(yǎng)了我的理論聯(lián)系實(shí)踐能力，也提高了專業(yè)實(shí)踐技能；通過實(shí)踐加深了關(guān)于數(shù)字電子技術(shù)理論知識的理解，通過自己動手設(shè)計掌握數(shù)字電路的一般設(shè)計方法，培養(yǎng)了初步的獨(dú)立設(shè)計能力。也提升了自己的動手

12、能力。掌握了PCB、multisim、proteus等電路仿真軟件的應(yīng)用，掌握了數(shù)字電路的安裝與調(diào)試的一般方法。為專業(yè)課學(xué)習(xí)和從事科學(xué)研究打下良好的基礎(chǔ)。對學(xué)習(xí)產(chǎn)生了更大的興趣。在設(shè)計過程中我也感到了自己的能力不足，在設(shè)計時沒有按照要求嚴(yán)格執(zhí)行，一開始的原理圖都弄錯，導(dǎo)致后面制作PCB板時產(chǎn)生了很多問題，所以今后做事一定要認(rèn)真仔細(xì)，把每一步都走好，不要再馬虎大意，要有耐心的去解決問題。在本次課程設(shè)計中，我要感謝我的指導(dǎo)老師張修太老師，在設(shè)計過程中，老師給我們講解一些關(guān)于設(shè)計電路的知識和注意事項(xiàng)。不懂的時候問老師老師也耐心的給我解決問題。在我的PCB板一次一次的修改過程中是老師一次一次的耐心指導(dǎo)

13、才能使我能夠完成任務(wù)。隨意要感謝老師的指導(dǎo)。6. 參考文獻(xiàn)1 秦長海，張?zhí)禊i，翟亞芳.數(shù)字電子技術(shù)M.北京大學(xué)出版社,2012.10.2 童詩白，華成英.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)M.四版.高等教育出版社,2006.5.3 邱關(guān)源.電路M.五版.高等教育出版社.2006.4 彭介華.電子技術(shù)課程設(shè)計指導(dǎo)M.高等教育出版社.2008.125 陳大欽.電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)-電子電路實(shí)驗(yàn)、設(shè)計、仿真M.高等教育出版社.2000.17. 附件7.1 電路原理圖電路原理圖如圖4所示。 圖4 可調(diào)延時電路原理圖7.2 PCB布線圖PCB布線圖如圖5所示。7.3 元器件清單元器件清單如表1所示。表1 元器件清單名稱功能個數(shù)按鍵觸發(fā)開關(guān)1555定時器定時1電位器100K1電阻20K210