定時器課程設計任務書

1、電子技術基礎 課程設計任務書題目實用電子定時器內(nèi)容及要求：1、要求采用CMOS時基電路為核心器件； 2、定時時間可在1h可調(diào)； 3、同時有發(fā)光二極管指示工作狀態(tài)。進度安排1、方案論證 2天2、分析、設計、 3天3、焊接、調(diào)試、實現(xiàn) 3天4、檢查、整理、寫設計報告、小結 2天學生姓名：指導時間指導地點：任務下達任務完成考核方式1.評閱 2.答辯 3.實際操作 4.其它指導教師系（部）主任注：1、此表一組一表二份，課程設計小組組長一份；任課教師授課時自帶一份備查。2、課程設計結束后與“課程設計小結”、“學生成績單”一并交院教務存檔。摘要隨著時代的進步，電子行業(yè)的發(fā)展，定時器的設計和結構原理發(fā)生了巨

2、大的變化。傳統(tǒng)的定時器都是使用發(fā)條驅(qū)動式、電機傳動式或電鐘式等機械定時器。電子定時器相對傳統(tǒng)定時器來說，體積小、重量輕、造價低、精度高、壽命長、而且安全可靠、調(diào)整方便、適于頻繁使用。電子定時器使相當多需要人控制時間的工作變得簡單了許多。隨著電子定時器的廣泛應用，他在人們的學習、工作、日常生活中起到了舉足輕重的作用，人們甚至將定時器用在了軍事方面，制成了定時炸彈，定時雷管。現(xiàn)在的不少家用電器都安裝了定時器來控制開關或工作時間。此次定時器的設計主要由555定時器構成的時基電路來實現(xiàn)功能，其中555定時器組成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器電路暫穩(wěn)態(tài)時間為可調(diào)，通過調(diào)節(jié)Rp電位器和RC組成的定時電路中電阻和電容的大小

3、，來調(diào)節(jié)定時的時長，讓負載在這段時間內(nèi)一直工作。目錄1.總體方案的設計與選擇11.1.方案原理構思11.1.1.提出原理方案11.1.2.原理方案的比較與選擇11.2.總體方案的確定21.2.1.單元電路的選擇與設計21.2.2.元器件的選擇21.2.3.參數(shù)計算21.2.4.總體電路32.總體電路圖,印刷板圖及相關說明33.計算機仿真及相關說明53.1.仿真電路圖及仿真結果53.2.仿真過程闡述74.安裝調(diào)試84.1.元件引腳識別84.2.元件的檢測94.3.用到的儀器儀表94.4.調(diào)試步驟94.5.調(diào)試常見的故障與處理方法135.心得體會146.參考文獻141. 總體方案的設計與選擇1.1

4、. 方案原理構思1.1.1. 提出原理方案方案一：時基電路產(chǎn)生連續(xù)方波的定時器時基電路由555定時器或晶振組成的多諧振蕩器，此時基電路產(chǎn)生一組連續(xù)的方波，通過多次分頻之后，得到頻率為1Hz的脈沖方波，作為觸發(fā)脈沖連接到多級計數(shù)器的CP脈沖輸入端。計數(shù)器的實際上是對觸發(fā)脈沖進行分頻。計數(shù)器的第N級輸出端輸出的是對觸發(fā)脈沖進行2N分頻后的脈沖方波。通過選擇開關，將輸出的方波接到D觸發(fā)器的CP觸發(fā)脈沖輸入端，數(shù)據(jù)端接到高電平，輸出端接LED或驅(qū)動電路。方案二：時基電路產(chǎn)生單個方波的定時器時基電路由555定時器組成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，此時基電路產(chǎn)生單個方波，暫穩(wěn)態(tài)方波直接用于定時，也就是把555定時器的輸

5、出端直接接到LED或驅(qū)動電路。1.1.2. 原理方案的比較與選擇在上面提到的兩個方案中，我們需要從中選擇其中一個來繼續(xù)。因此需要進行比較兩個方案的優(yōu)劣進行選擇，比較如下：方案一是運用計數(shù)器對脈沖方波的分頻來設計定時時間的長短。這個方案需要設計者熟悉555定時器、計數(shù)器的知識運用，另外，定時時間較為準確和容易確定。但是，定時的時間是離散的，只能定時有限的時間種類數(shù)，這和計數(shù)器的級數(shù)直接相關。而且所用的元器件比較多，在做實物圖和設計PCB時，可能容易出錯。方案二是通過RC定時電路，555時基電路，集成電路來實現(xiàn)的.此方案需要了解555定時器和定時電路的原理以及外圍電路的設計等。外圍電路也是比較簡單

6、.一個555時基模塊；一個RC定時電路模塊，而且電路比較簡單，定時時間是連續(xù)可調(diào)的，所用元件種類和個數(shù)較少。通過以上對兩種方案的分析，我們可以知道,由于我們對數(shù)字電路比較熟悉，剛學完，也比較了解，而且為了避免一些不必要的麻煩，因此決定采用方案二來完成本次設計。1.2. 總體方案的確定1.2.1. 單元電路的選擇與設計每個模塊即為一個單元，在555時基電路這模塊中，通過閉合開關SB，使輸入端由低電平變?yōu)楦唠娖剑瑥亩_到控制家用電器（發(fā)光二極管代替）的作用；在RC振蕩電路這塊中，通過改變電阻電容的大小和調(diào)節(jié)電位器來控制定時時間的長短，從而讓發(fā)光二極管在這段時間發(fā)亮，過了這段時間，停止工作而熄滅。電

7、源模塊需要一個單刀單擲開關，控制信號的輸入。為保護電路和電源，可以接入一個穩(wěn)壓管防止電源接反，而且接入一個電源提示燈，顯示電源接入是否正常。1.2.2. 元器件的選擇根據(jù)以上設計分析,我們選擇的元件必須符合設計的要求才行，因此按照每個模塊作出如下選擇：LED1，LED2可分別選用紅色與黃色發(fā)光二極管。Rp最好采用電位器，如：WH5-1A-X型，R1-R4采用RTX-1/8W,R5用RJ-1/2W，C1，C4可采用16V的鋁電解電容，若采用普通CD11-16V型電解電容，應選優(yōu)質(zhì)品。C3采用CT1型瓷介電容或CT4型獨石電容，C5采用耐壓400-600V的聚丙烯電容：CBB-630V。LED1，

8、LED2可分別選用紅色與綠色發(fā)光二極管，SB選用小型單刀單擲開關。1.2.3. 參數(shù)計算在555定時器組成的多諧振蕩器定時時間為： t=1.1（Rp+R3）*C2，假設數(shù)據(jù)：R3=100K，C2=1000u，此時t取決于電位器的大小，當Rp=4.7M最大，代入式中：t=1.1（4.7*106+1*105）*10-3,可得t=61min左右，基本可以滿足要求，當Rp=0時，：t=1.1*1*105*10-3，t=110s左右。1.2.4. 總體電路經(jīng)過一系列設計的方案確定及計算,我們得出以下電路：（如圖1所示）（圖1：總體電路）在定時時間內(nèi)，LED1滅，LED2亮，時間一到，LED1亮，LED2

9、滅。2. 總體電路圖,印刷板圖及相關說明用Altium Designer09軟件完成原理圖的設計(如圖2a所示)在新建的PCB板下導入網(wǎng)絡表.設置接線規(guī)則,將元件排列好,再進行布線,生成的PCB板（如圖2b所示）（圖2a：原理圖）（圖2b：PCB單面制版覆銅）3. 計算機仿真及相關說明3.1. 仿真電路圖及仿真結果本設計仿真用的軟件是Multisim軟件,它的功能比較強大,基本可找到所有常見的元件.我們從Multisim軟件中找到555定時器并將其接成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的模式，在定時時間范圍內(nèi)LED2工作發(fā)亮，但是一旦超過這段時間，它就停止工作而熄滅。仿真的結果如下圖3所示（圖3a1：閉合S1時LE

10、D燈狀態(tài)）（圖3a2:按下S1時示波器顯示）（圖3b1：按下S2后LED燈的狀態(tài)）（圖3b2：定時時間到后的示波器顯示）3.2. 仿真過程闡述雙擊Multisim軟件圖標,新建文件，將需要的元件拖入文件中，需要的元件有:LM555CM，電容C1=3300uf，C2=0.01uf，電位器R3=1M，R2=300，R1=R4=R5=1K，LED燈2個。將其按照原理圖連接線路，最后仿真,結果LED2在定時時間范圍內(nèi)發(fā)亮，定時時間一到，LED2滅，LED1亮4. 安裝調(diào)試4.1. 元件引腳識別NE555元件引腳如下圖4：（圖4a）（圖4b）時基電路555是一種用途較廣的精密定時器，可用來發(fā)生脈沖、作方

11、波發(fā)生器、自激振蕩器、定時電路、延時電路、脈寬調(diào)制電路、脈寬缺少指示電路、監(jiān)視電路等。其工作電壓為518V，常用1015V，最大輸出電流200mA，可驅(qū)動功率開關管、繼電器、發(fā)光管、指示燈、，做振蕩器時，最高頻率可達300kHz。時基電路555比較簡單，內(nèi)部集成了21個晶體三極管、4個晶體二極管和16個電阻組成了兩個電壓比較器、一個R-S觸發(fā)器、一個放電晶體管和一個由3只電阻組成的分壓器。圖中上比較器A1和下比較器A2是由兩個高增益的電壓比較器，VT為放電三極管，3個電阻R1、R2、R3阻值都是5k，是3個5組成，時基電路555名稱由此而來。555的8腳是集成電路工作電壓輸入端，電壓為518V

12、，以UCC表示;從分壓器上看出，上比較器A1的5腳接在R1和R2之間，所以5腳的電壓固定在2UCC/3上;下比較器A2接在R2與R3之間，A2的同相輸入端電位被固定在UCC/3上。1腳為地。2腳為觸發(fā)輸入端;3腳為輸出端，輸出的電平狀態(tài)受觸發(fā)器控制，而觸發(fā)器受上比較器6腳和下比較器2腳的控制。當觸發(fā)器接受上比較器A1從R腳輸入的高電平時，觸發(fā)器被置于復位狀態(tài)，3腳輸出低電平;2腳和6腳是互補的，2腳只對低電平起作用，高電平對它不起作用，即電壓小于1Ucc/3，此時3腳輸出高電平。6腳為閾值端，只對高電平起作用，低電平對它不起作用，即輸入電壓大于2 Ucc/3，稱高觸發(fā)端，3腳輸出低電平，但有一

13、個先決條件，即2腳電位必須大于1Ucc/3時才有效。3腳在高電位接近電源電壓Ucc，輸出電流最大可打200mA。4腳是復位端，當4腳電位小于0.4V時，不管2、6腳狀態(tài)如何，輸出端3腳都輸出低電平。5腳是控制端。7腳稱放電端，與3腳輸出同步，輸出電平一致，但7腳并不輸出電流，所以3腳稱為實高(或低)、7腳稱為虛高。4.2. 元件的檢測電阻檢測用萬用表,調(diào)到電阻檔.電容直接給定就OK,發(fā)光二極管的正負極也可用萬用表檢測.二極管利用正向?qū)ǚ聪蚪刂沟奶匦钥梢韵葘⑷f用表調(diào)到電阻檔,正向時電阻很小,反向電阻很大.4.3. 用到的儀器儀表本設計用到萬用表和示波器.4.4. 調(diào)試步驟焊接好之后的正反面：如

14、圖4.4a所示（圖4.4a：電路板的正反面）接上5V電源后，如圖4.4b所示：（圖4.4b）撥動開關S1后，如圖4.4c所示：（圖4.4c）按下開關S2后，開始計時，如圖4.4d所示：（圖4.4d）計時10秒到，如圖4.4e所示：（圖4.4e）4.5. 調(diào)試常見的故障與處理方法在焊接過程，可能會遇到線與線之間沒有真正的接通或虛焊，可以用萬用表的蜂鳴檔，用表筆接觸需要連接通路的兩端，若有響，則代表通了，反之則沒有通。芯片或其他地方?jīng)]有通或沒有電壓，可以用萬用表的電壓檔表筆一段端接負，另一端接需要連通的一端，看有沒有電壓值。5. 心得體會課程設計是針對某一理論課程的要求，對學生進行綜合性實踐訓練的

15、實踐教學環(huán)節(jié)，可以提高學生運用課程所學的理論知識與實踐緊密結合，獨立地解決實際問題的能力。此次的課程設計是一次難得的鍛煉機會，讓我們充分的利用所學的專業(yè)知識，也充分的發(fā)揮自己的想象空間，學會了查找資料的方法，也會了仿真。在這次的課程設計中，我們運用到了兩個特別重要的軟件,如Multisim和Protel 99SE等。在這次課程設計中學到了許多以前在課堂在書本上所無法學到的。特別是在課程設計中，查找資料，學習知識，從而豐富了自己，使自己感覺到很充實，在這次課設中遇到問題也及時的問了同學，順利的解決了，并且這次的設計培養(yǎng)了我的獨立思考的能力和操作的能力。在設計的過程中我運用以前的焊接基礎，不用線連接，用錫絲連焊。本著排版美觀的原則，最終完成了焊接設計。團結協(xié)作是我們實習成功的一項非常重要的保證。不懂得問題相互交流，相互提出自己的見地。對我們而言，知識上的收獲重要，精神上的豐收更加可喜。挫折是一份財富，經(jīng)歷是一份擁有。這次實習必將成為我人生旅途上一個非常美好的回憶?？傊ㄟ^這次為期兩個星期的課程設計，我收獲良多，應該在以后能