30s計(jì)時(shí)器的設(shè)計(jì)內(nèi)容

1、綜述在選定設(shè)計(jì)的課題，對(duì)設(shè)計(jì)要求分析以后，對(duì)設(shè)計(jì)所需要的器件有了一定的了解，然后開(kāi)始通過(guò)網(wǎng)絡(luò)和教科書(shū)以及圖書(shū)館資料的查詢，對(duì)相應(yīng)的器件的功能有了相應(yīng)的了解。再通過(guò)以往知識(shí)的學(xué)習(xí)，對(duì)各種器件相互結(jié)合使用，從而設(shè)計(jì)出預(yù)期的設(shè)計(jì)。先由多諧振蕩電路產(chǎn)生10Hz的脈沖，再作為十進(jìn)制加法器的脈沖源。當(dāng)十進(jìn)制的加法器加到十時(shí)，通過(guò)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(dāng)有一個(gè)有效脈沖進(jìn)入時(shí)，減法器就會(huì)減去一，顯示電路相應(yīng)的顯示減一的數(shù)。在多諧振蕩電路中使其產(chǎn)生10Hz的脈沖，使在下面操作中將誤差由1s改進(jìn)到0.1s。通過(guò)課題的設(shè)計(jì)，使我們認(rèn)識(shí)到了實(shí)踐的重要性，只有知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合

2、，才能更好的掌握利用知識(shí)。1 確定設(shè)計(jì)方案外部操作開(kāi)關(guān)控制電路報(bào)警電路脈沖發(fā)生電路譯碼顯示電路減法計(jì)數(shù)器加法計(jì)數(shù)器圖1-1 流程框圖使用555定時(shí)器連接形成多諧振蕩電路，從而產(chǎn)生可以調(diào)節(jié)頻率的脈沖，而脈沖連接到后續(xù)的集成電路中，驅(qū)動(dòng)其工作。而為了提高精度，將從多諧振蕩電路中產(chǎn)生脈沖的頻率調(diào)節(jié)為10Hz，使其驅(qū)動(dòng)十進(jìn)制的加法計(jì)數(shù)器。每當(dāng)有十個(gè)單脈沖作用到十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器上時(shí)，十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器會(huì)產(chǎn)生一個(gè)進(jìn)位脈沖，而進(jìn)位脈沖再驅(qū)動(dòng)三十進(jìn)制減法計(jì)數(shù)器。此時(shí)的進(jìn)位脈沖的頻率為1Hz，用其驅(qū)動(dòng)減法計(jì)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(jì)數(shù)器的數(shù)據(jù)輸出端，將數(shù)據(jù)輸出端的二進(jìn)制代碼轉(zhuǎn)化

3、成十進(jìn)制的數(shù)字顯示。報(bào)警電路是通過(guò)發(fā)光二極管和蜂鳴器形成聲光報(bào)警。通過(guò)端口的電位的變化，將其用門電路處理成只有顯示“00”時(shí)是一種狀態(tài)，其他顯示為另一種狀態(tài)，如此當(dāng)電位變化時(shí)，聲光報(bào)警將開(kāi)始工作?？刂齐娐返男纬墒峭ㄟ^(guò)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(kāi)與連續(xù)實(shí)現(xiàn)的。而外部操作開(kāi)關(guān)則是對(duì)控制電路的實(shí)體控制。2 單元電路設(shè)計(jì)2.1 脈沖發(fā)生器設(shè)計(jì)選擇使用555定時(shí)器連接形成多諧振蕩電路產(chǎn)生脈沖，脈沖的周期可以通過(guò)改變電阻及電容值的大小改變。用555定時(shí)器構(gòu)成多諧振蕩器電路如圖2-1-1(a)所示。電路沒(méi)有穩(wěn)態(tài),只有兩個(gè)暫穩(wěn)態(tài),也不需要外加觸發(fā)信號(hào),利用電源VCC通過(guò)R1和R2向電容

4、器C充電,使uC逐漸升高,升到2VCC/3時(shí),uO跳變到低電平,放電端D導(dǎo)通,這時(shí),電容器C通過(guò)電阻R2和D端放電,使uC下降,降到VCC/3時(shí),uO跳變到高電平,D端截止,電源VCC又通過(guò)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(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩電路及工作波形輸出信號(hào)uO的脈寬tW1、tW2、周期T的計(jì)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(jù)設(shè)計(jì)的具體要求，需要產(chǎn)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(jìn)制加法計(jì)數(shù)器設(shè)計(jì)十進(jìn)制的加法計(jì)數(shù)器采用74ls161連接。將74ls161設(shè)置成十進(jìn)制的加法計(jì)數(shù)器，使用從脈沖發(fā)生器產(chǎn)生的脈沖驅(qū)動(dòng)，每當(dāng)有十個(gè)單個(gè)脈沖時(shí)，其進(jìn)位脈沖會(huì)產(chǎn)生一個(gè)進(jìn)位脈沖。74ls161的各引腳如圖2-2-1示：圖2-2-1 74ls161引腳圖 時(shí)鐘 CP清零 MR 使能 CEP，CET 置數(shù)

6、PE 數(shù)據(jù)輸出端 Q0Q3四個(gè)數(shù)據(jù)輸入端 P0P3將P0P3預(yù)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(hào)引腳置數(shù)端，如此則形成十進(jìn)制的循環(huán)。使用74ls192連接形成的十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器如圖2-2-2所示：圖2-2-2 十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器2.3 三十進(jìn)制減法計(jì)數(shù)器三十進(jìn)制減法計(jì)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(shè)計(jì)中利用減法器端口。利用十進(jìn)制加法器的進(jìn)位脈沖驅(qū)動(dòng)，沒(méi)有一個(gè)單脈沖時(shí)，兩片74ls192連接形成的三十進(jìn)制減法計(jì)數(shù)器的輸出端的二進(jìn)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(jì)數(shù)時(shí)鐘輸入端，CPD為減計(jì)數(shù)時(shí)鐘輸入端；LD為預(yù)置輸入控制端，異步預(yù)置。CR為復(fù)位輸入端，高電平有效，異步清除；CO為進(jìn)位輸出：1001狀態(tài)后負(fù)脈沖輸出；BO為借位輸出：0000狀態(tài)后負(fù)脈沖輸出。由兩片74ls192連接形成的三十進(jìn)制減法計(jì)數(shù)器如圖2-3-2所示：圖2-3-2 三十進(jìn)制減法計(jì)數(shù)器2.4 譯碼顯示電路設(shè)計(jì)譯碼顯示電路是將不熟悉的二進(jìn)制代碼轉(zhuǎn)換成熟悉的十進(jìn)制的裝置，在本設(shè)計(jì)中采用兩個(gè)七段譯碼器分別作為顯示數(shù)的十位與個(gè)位。七段譯碼器的四個(gè)端口分別與兩個(gè)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(gè)七段譯碼器與74l

8、s192的數(shù)據(jù)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(bào)警電路設(shè)計(jì)在設(shè)計(jì)中采用發(fā)光二極管和蜂鳴器作為聲光報(bào)警的產(chǎn)生源。為了使聲光報(bào)警僅在譯碼顯示電路顯示數(shù)字為“00”時(shí)發(fā)出警報(bào)，通過(guò)門電路的結(jié)合實(shí)現(xiàn)。并且將脈沖發(fā)生器產(chǎn)生的脈沖引入與門的一輸入端，從而實(shí)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(shè)計(jì)的報(bào)警電路：圖2-5 報(bào)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(shí)現(xiàn)當(dāng)顯示為“00”時(shí)產(chǎn)生報(bào)警。2.6 控制電路設(shè)計(jì)控制電路的目的是為了對(duì)電路進(jìn)行清零、啟動(dòng)和暫停/繼續(xù)。在設(shè)計(jì)中采用對(duì)各集成電路的置數(shù)端與置零端的電位變化實(shí)現(xiàn)清零和啟動(dòng)；暫停/繼續(xù)功能則是通過(guò)脈沖的斷開(kāi)/連續(xù)實(shí)現(xiàn)的。暫停/繼續(xù)開(kāi)關(guān)設(shè)在脈沖發(fā)生器與十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器之間，如此將設(shè)備的精度由1s提升到0.1s。如圖2-6是設(shè)計(jì)的控制電路，其中圖2-6-1是啟動(dòng)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(dòng)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(gòu)成的防抖動(dòng)開(kāi)關(guān)，如此避免了在開(kāi)關(guān)斷開(kāi)/

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(kāi)關(guān)設(shè)計(jì)外部操作開(kāi)關(guān)就是設(shè)計(jì)中方便操作設(shè)置的操作開(kāi)關(guān)，是對(duì)控制電路的實(shí)體操作。3 原理圖圖3-1 原理圖4 結(jié)論通過(guò)本次設(shè)計(jì)，預(yù)期的設(shè)計(jì)要求都已完成，設(shè)計(jì)能很好的做到開(kāi)啟、清零和暫停/連續(xù)功能，并且提升了精度。但總體來(lái)說(shuō)，還有一些問(wèn)題存在，總的原理圖過(guò)于復(fù)雜，連線過(guò)多，應(yīng)當(dāng)進(jìn)行精簡(jiǎn)。但總體來(lái)說(shuō)，本次設(shè)計(jì)是成功的，達(dá)到了預(yù)期的要求。5 心得體會(huì)本次設(shè)計(jì)總體來(lái)說(shuō)是本學(xué)期所學(xué)習(xí)的數(shù)電與模電知識(shí)的總復(fù)習(xí)與實(shí)踐應(yīng)用。通過(guò)這次試驗(yàn)我清楚的認(rèn)識(shí)到，學(xué)會(huì)了書(shū)本上的知識(shí)并不代表會(huì)使用這些知識(shí)，還要不斷地使用這些知識(shí)，才能將它們很好的掌握，以后更好的在工作中使用

11、它們。現(xiàn)在的社會(huì)需要的是可以將知識(shí)運(yùn)用到生產(chǎn)中的人才，不是只懂得知識(shí)的大學(xué)生。本次設(shè)計(jì)也是給我提了個(gè)醒，不能只顧書(shū)本上的知識(shí)，還要多多的獲取生產(chǎn)應(yīng)用類型的知識(shí)。在設(shè)計(jì)中，對(duì)以往的知識(shí)是全面的運(yùn)用，對(duì)其熟悉程度再次提升。同時(shí)，還有許多未曾學(xué)習(xí)過(guò)的知識(shí)也被應(yīng)用到了設(shè)計(jì)中，這就要求了我對(duì)專業(yè)知識(shí)的擴(kuò)充，提升專業(yè)知識(shí)的容量，深化對(duì)專業(yè)的了解。另外，本次設(shè)計(jì)中應(yīng)用到仿真軟件protues，讓我看到了仿真學(xué)習(xí)的好處。多學(xué)習(xí)了一個(gè)本專業(yè)所需要的軟件，對(duì)以后的工作定會(huì)起到極大地的促進(jìn)作用。另外通過(guò)仿真軟件，可以很簡(jiǎn)單的驗(yàn)證自己的一些設(shè)想、實(shí)驗(yàn)，如此與書(shū)本上知識(shí)的學(xué)習(xí)相結(jié)合，能更好的促進(jìn)對(duì)知識(shí)的理解應(yīng)用?？傮w來(lái)說(shuō)，本次設(shè)計(jì)對(duì)我的學(xué)習(xí)起到了相當(dāng)重要的作用，對(duì)以后的學(xué)習(xí)應(yīng)用指明了方向。 姓名：馬奧運(yùn) 學(xué)號(hào)：0905010210 日期：參考文獻(xiàn)1 閻石.數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ).5版