數(shù)電課程設計

PAGEPAGE2數(shù)子電路課程設計課題名稱：秒計數(shù)發(fā)生器及聲響提醒電路設計姓名：123學號：310808030116院系：電氣學院專業(yè)：05電子信息工程指導老師：王允建目錄第一章秒計時電路的設計………………31．1設計目的…………31．2設計思路…………31．3設計過程…………31．4方案論證…………31．5調(diào)試過程…………31．6電路測試…………41．7工作原理及分析…………………4第二章聲響發(fā)生器的設計………………42．1555設計電路圖及簡介…………?42．2555電路的應用…………………?42．3模擬聲響發(fā)生器…………………42．4聲響發(fā)生器參數(shù)設計……………52．5555時鐘發(fā)生器…………………?5五秒時鐘控制裝置………………63．1主要器件74ls161的內(nèi)部結構…………………?63．2設計總體框圖……………………63．3設計原理及其說明………………63．4兩位數(shù)碼管顯示電路……………73．5系統(tǒng)調(diào)試與結果…………………83．6結論………………93．7主要儀器…………9參考文獻…………………10心得體會…………………10秒計時電路的設計1設計目的熟悉數(shù)字電路的設計與制作。熟悉集成電路的引腳安排。熟悉各芯片的邏輯功能及使用方法。加強對555電路的綜合應用能力和設計能力。設計思路設計555構成的多諧振蕩電路。設計由一片74LS161構成的顯示電路設計過程3.1方案論證秒計時電路總體方框圖如圖一所示。555芯片簡介RSTTHRTRIOUTTD0XX0導通1>2/3VCC>1/3VCC0導通1<2/3VCC>1/3VCC不變不變1<2/3VCC<1/3VCC1截止1>2/3VCC<1/3VCC1截止注明：6腳為TRC,觸發(fā)器輸入端，低電平有效。2腳為TRI，閥值輸入端，高電平有效。4腳為

ＲST,總復位端，低電平有效。7腳為DIS,放電端。5腳為CON,控制端。1腳接地，8腳接電源3腳為輸出端，TD內(nèi)部為三極管。調(diào)試過程調(diào)試R2，使Q端為1024HZ,檢測555振蕩輸出波形，讀出方波周期值：0.976ms調(diào)試RW，使占空比q為33.3%，畫出555—3的方波波形圖：電路測試測試CD4040的Q1引腳波形，并記錄頻率值：512HZ測試和估算LED發(fā)光管的暗亮時間：亮0.5秒，暗0.5秒。工作原理及分析：電路組成及原理：電路的組成：電路由555時序電路及阻容等元件組成?；驹恚河勺枞蓦娐返某浞烹姇r間形成了方波的作用，即555電路組成為多諧振蕩器，從555的Q端輸出了周期為0.976秒鐘的方波脈沖串。再經(jīng)分頻形成了占空比為50%的秒脈沖的信號發(fā)生。聲響發(fā)生器的設計1555實基電路設計圖如下所示2555時基電路的應用由555時基電路構成常見的最基本的典型應用電路有：單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路，雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路，無穩(wěn)態(tài)電路，而用這三種方式的一種或多種組合起來可以組成各種實用的電子電路，如定時器，分頻器，脈沖信號發(fā)生器等。3模擬聲響發(fā)生器如上圖所示電路是由兩個多諧振蕩器構成的模擬聲響發(fā)生器。左側振蕩器的振蕩頻率較低比如2HZ；右側的振蕩器的振蕩頻率較高比如1HZ。由于低頻振蕩器的輸出端3接到高頻振蕩的復位端4，故當振蕩器的輸出電壓u01為高電平時，振蕩器就振蕩；當u01為低電頻就停止振蕩，從而使揚聲器發(fā)出間歇聲響。4聲響發(fā)生器的參數(shù)設計如圖所示，該電路由兩個雙極型555組成，均工作在多諧振蕩狀態(tài)。由圖參數(shù)不難求出兩振蕩器的振蕩頻率：F1=1/TT=1.43/（R1+RP）C1當RP，即電位器RP的阻值在0~100K變化時，對應的頻率為14.3HZ~1.68HZ。F2=1.43/(R4+2R5)C2=700HZ振蕩波形的占空系數(shù)由公式D=t/T來決定，故第一級振蕩波形的最大占空系數(shù)為47%.IC2受控于IC1低頻方波。當IC1輸出為低電頻時，IC2的振蕩頻率就低；而當IC1的輸出為高電頻時，IC2的振蕩頻率就高，因而從喇叭上就會發(fā)出“嘟嘟”的節(jié)奏音響。改變R1，R5，C2的時間常數(shù)，輸出的音響頻率也會發(fā)生相應的改變。（1）電路系統(tǒng)設計：該電路由第一個555產(chǎn)生低頻輸出送給第二個555高頻輸出，通過計算輸出頻率約為700HZ，而人的耳朵能接受的頻率范圍為20~20000HZ，故人能聽到，符合設計的實際可行。（2）元器件與參數(shù)設計：（根據(jù)公式f1=1/T=1.43/(RP+R1)C1,及f2=1.43/(2R5+R4)C4,電阻R1（10K）,RP（0~75K）,R3(5K),R4(10K),R5(100K),C1(10U),C2(0.01U),C3(0.01u),C4(100u),兩片雙級型555及功率2w內(nèi)阻為的揚聲器組成）5555時鐘發(fā)生器Ne555是一種應用特別廣泛作用很大的集成電路，屬于小規(guī)模集成電路，在很多電子產(chǎn)品中都有應用。Ne555的作用是用內(nèi)部的定時器構成時基電路，給其他的電路提供時序脈沖。Ne555時基電路有兩種封裝形式有，一是dip雙列直插8腳封裝，另一種是sop8小型封裝形式。其他hal7555，lm555，ca555分屬不同的公司生產(chǎn)的產(chǎn)品。內(nèi)部結構和工作原理都相同。Ne555的內(nèi)部結構可等效成23個晶體三極管，17個電阻，兩個二極管，組成了比較器，R3觸發(fā)器，等多組單元電路，特別是由三只精度較高5k電阻構成了一個電阻分壓器，為上下比較器提供基準電壓，所以稱之為555。555含有兩個電壓比較器，一個基本RS觸發(fā)器，一個放電開關管T，比較器的參考電壓由三只5千歐的電阻器構成的分壓器提供。它們分別使高電平比較器A1的同向輸入和低電平比較器A2的反向輸入端的參考電平為2/3VCC

和1/3VCC。A1與A2的輸入端控制RS觸發(fā)器狀態(tài)和放電管開關狀態(tài)。當輸入信號自6腳，即高電平觸發(fā)輸入并超過參考電平2/3VCC時，觸發(fā)器復位，555的輸出端3腳輸出低電平，同時放電開關管導通，當輸入信號自2腳輸入并低于1/3VCC時，觸發(fā)器復位，555的3腳輸出高電平，同時放電開關管截止。555引腳圖介紹如下：1，地GND，2，觸發(fā)，3輸出，4，復位，5，控制電壓，6，門閥，7放電，8電源電壓。555定時器內(nèi)部框圖及引腳排列：五秒時鐘控制裝置1主要器件74ls161的內(nèi)部結構：74ls161那個，它可以靈活的運用在各種數(shù)字電路，以及單片機系統(tǒng)中實現(xiàn)分頻器等很多重要的功能，下面是74ls161的管腳圖：管腳圖簡介：時鐘CP和四個數(shù)據(jù)輸入端PO~P3清零/MR使能CEP,CET置數(shù)PE數(shù)據(jù)輸出端Q0~Q3以及進位輸出Q0Q1Q2Q3CET下面是74ls161的功能表輸入輸出CRCFLDEFETD3D2D1D0Q3Q2Q1Q00********000010**DCBADCBA110*****Q3Q2Q1Q011*0****Q3Q2Q1Q01111****+1+1+1+1從74ls161的功能表中可以知道，當清零端CR=0,計數(shù)器輸出Q3Q2Q1Q1立即為全零，這個時候為異步復位功能。當CR=1時且LD=0時，在CP信號上升沿作用后，74ls161輸出端Q3Q2Q1Q0的狀態(tài)一樣，為同步置數(shù)功能。而只有當CR=LD=EP=ET=1時，CP脈沖上升作用后，計數(shù)器加1。74ls161還有一個進位輸出端CO，其邏輯功能關系是CO=Q0*Q1*Q2*Q3*CET。合理應用計數(shù)器的清零功能和置數(shù)功能，一片74ls161可以組成16進制一下的任意進制分頻器。2設計總體框圖3設計原理及其說明本電路由啟動，清零復位電路，計數(shù)電路，譯碼顯示電路等組成。啟動清零復位電路主要由U73，U75組成，其本質(zhì)是一個RS觸發(fā)器。開關1控制數(shù)字秒表的啟動和清零復位，開關2控制數(shù)字秒表的繼續(xù)暫停。開始時把開關合上，開關2打開，運行本電路，數(shù)字秒表正在計數(shù)，此時電路為啟動。其主要工作為開關1閉合時，由U73，U75組成的RS觸發(fā)器中Q輸入為0，Q1輸入為1；在Q接一非門使其輸入為1，則整個電路正常工作，再通過74ls161計數(shù)器，由顯示器顯示。當把開關1閉合，開關2合上。電路運行停止，數(shù)字秒表停止工作，此時電路為暫停；當把開關1閉合，開關2斷開，電路運行繼續(xù)，數(shù)字秒表繼續(xù)工作此時電路繼續(xù)；當把開關1斷開，開關2合上，電路運行停止，數(shù)字秒表停止工作，整個電路回到原來的位置，即初始位置000000，此時電路為清零復位。本電路為秒之間5進制電路，它是由74ls161計數(shù)器組成的分頻計數(shù)電路進行控制。4兩位數(shù)碼管顯示電路（1）總體設計框圖如下其工作原理為：由秒脈沖發(fā)生器產(chǎn)生的秒脈沖CLK分別送給兩個74ls161的清零端9處。如圖所示輸入端3,4,5,6分別接地。U1的7和10由11,14經(jīng)過與門相與后相連。即：只有當時11,14處產(chǎn)生一個高電頻脈沖時才能觸發(fā)U1中的14產(chǎn)生脈沖。當U13C74LS04的ST信號分別送給U1和U2的LOAD。就可以得到TY和TY非是秒脈沖的5倍，即TL是TL非的結果是秒脈沖的25倍。控制器是交通燈變換的核心部分，主要是根據(jù)秒脈沖提供的脈沖信號使74ls161能夠完成二進制的加法運算，實現(xiàn)交通燈的轉換過程。控制器的狀態(tài)轉換表如下：Q3Q2Q1Q0紅燈綠燈0000不亮不亮0001不亮不亮0010不亮不亮0011不亮不亮0100不亮亮0101不亮亮0110不亮亮0111不亮亮1000亮不亮1001亮不亮1010亮不亮1011亮不亮1100亮亮1101亮亮1110亮亮1111亮亮5系統(tǒng)調(diào)試與結果（1）組裝調(diào)試秒脈沖電路。（2）進行定時電路的組裝和調(diào)試。當輸入1HZ脈沖信號時，要求電路能進行增計數(shù)，當增計數(shù)到111111時，能輸入電有效定時時間回到信號。（3）調(diào)試交通燈恐慌只器以及顯示部分。（4）判斷各部分電路之間的時序配合關系。然后檢查電路各部分的功能，使其滿足設計的要求。最終調(diào)試如下：當有四次秒沖信號時，紅燈閃爍4次，緊接著綠燈閃爍4次，然后紅燈綠燈共同閃爍4次，一直循環(huán)著種動作。6結論（1）能夠?qū)崿F(xiàn)預定的功能，但是秒脈沖信號用555芯片設計有不足之處，555設計秒脈沖信號不是很穩(wěn)定，不能夠產(chǎn)生很穩(wěn)定的信號源。（2）電路之中用的芯片很多，比較繁瑣，容易發(fā)生錯誤，而且很難糾正，設計電路時必須加倍小心。7主要儀器和設備（1）計算機一臺：用于作圖和數(shù)據(jù)仿真；（2）軟件：protel99se；（3）制版設備一套；（4）各種電容，電感，電阻。（5）需自制一個5v的穩(wěn)壓電源提供電路的電源；（6）各種所需芯片：74ls161,74ls00，ne555等；8提供一個石英晶體振蕩器和分頻器夠成的秒脈沖信號發(fā)生器9心得體會這次課程設計歷時一個星期的時間，通過這一個星期的課程設計，我發(fā)現(xiàn)自己的很多不足之處，自己知識的很多漏洞，看到了自己的實踐試驗還是比較缺乏，理論聯(lián)系實際的能力還急需提高。在課程設計過程中，光有理論知識是不夠的，還必須懂一些實踐中的知識。這次的課程設計業(yè)看到了團隊的力量，我們必須要互相