数字电路课程设计数字定时开关.docx
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数字电路课程设计数字定时开关
实用数字式定时开关设计
摘要
数字式定时开关电路是起定时报警或者定时开关电器的电路,在日常生活中应用很广。
当今社会许多家用电器都有定时功能,定时可以节省能源,还可以提醒用户电器的工作状态,比如家用电扇有一个定时开关,在达到设定的时间后电动机会自动停止转动。
本组课程设计的题目是:
数字式定时开关。
用555芯片产生一个秒脉冲信号;555芯片的输出端接计数器74ls192【2】的脉冲输入端,在74ls192的地址输入端接四个开关,通过调节开关的通断来改变预置的数值,这里计数器的计数方式为倒计数;计数器的输出端接到译码器4511BD【1】的地址输入端,因为计数器的计数范围是9~0,所以通过译码器后输出的数值为9~0中的一个;在译码器的输出端接一个共阴数码管,用来显示倒计时。
在计数器的值为0时,报警电路自动报警,并且数码管一直显示为0,此时电路处于锁存状态,这样电路起到了计数、报警的作用。
关键字:
定时开关、报警、BCD码、译码显示
1绪论1
1.1课题描述1
1.2设计任务与要求1
1.2.1课题简介1
1.2.2设计说明1
1.2.3设计要求1
1.3基本工作原理和框图2
2相关芯片和硬件电路设计2
2.1电路元件清单2
2.2锁存器电路的设计3
2.3编码器电路的设计4
2.4译码器电路和数码管显示电路的设计4
2.5倒计时电路的设计5
2.6时钟电路的设计6
2.7单稳态电路和蜂鸣器的设计7
3整体电路8
总结10
致谢11
参考文献12
1绪论
1.1课题描述
数字式定时开关用于赛事活动,如篮球比赛等。
该课题利用电子技术知识设计出一个数字式定时开关,可以自定义时间,分别用多个按钮表示。
设置一个系统清除和计时控制开关S,该开关由裁判控制。
数字式定时开关具有锁存与显示功能。
即裁判按动按钮,开始计时,并在LED数码管上显示,一直到时间计时为零时,停止计时同时扬声器发出报警声响提示。
1.2设计任务与要求
1.2.1课题简介
本次数字电路课程设计是一个数字式定时开关,如图1数字式定时开关是由控制电路、脉冲发生电路、计数器、译码显示电路和报警电路五部分组成。
此开关采用BCD拨盘预置开关时间,其最大定时时间9秒,计时是采用倒计时的方式通过一位LED数码管译码显示,通过拨码开关预置一个时间,再通过计数器倒计时方式进行计数,当达到某一个时间时,发出一个信号,进而来控制电器的工作,我们设计的就是当倒计时为0时,一直处于0状态,并且开关发出开关信号,输出端呈现高电平,开关处于开泰,再按按钮,到计时开始。
计时时间到驱动扬声器报警。
1.2.2设计说明
1.采用BCD【3】拨盘预置开关时间,其最大定时时间为9秒,计数时采用倒计时的方式并通过一位LED数码管显示;
2.预置时间以后通过另一按钮控制并进行倒计时,当时间显示为0时,开关发出开关信号,输出端呈现高电平,开关处于开态,再按按钮时,倒计时又开始。
计时时间到驱动扬声器报警。
3.编写设计报告,写出设计与制作的全过程,附上有关资料和图纸,有心得体会。
1.2.3设计要求
1.根据任务要求合理的选定设计方案;
2.完成各单元电路和总体电路的设计;
3.元器件和参数选择正确;
4.画出正确的电路原理图(或仿真电路图)。
1.3基本工作原理和框图
由555芯片【7】和其电阻、电容构成一个多谐振荡器,通过选用合适的电阻与电容产生一个连续的秒脉冲信号,作为计数器74ls192的时钟脉冲。
这里用的计数器为74ls192,其为十进制可逆计数器,最大计数范围是0~9秒。
本设计用的是定时九秒而且为减计数,预置数通过在计数器74ls192的地址输入端接四个开关来控制高低电位。
在计数器的LOAD端接一个开关来控制计数与停止计数,开关闭合电路处于计数状态,断开则电路处于置数状态。
通过在计数器输出的四个管脚处接一个四输入或门,或门的输出接蜂鸣的负端,四输入或门接一个非门,蜂鸣器的正极接非门的输出端,当计数值为0时蜂鸣器会自动报警。
计数器的输出与译码器4511BD的地址输入端相连,通过译码器的译码,在其输出端接一个共阴数码管来显示数字。
图1
2相关芯片和硬件电路设计
2.1电路元件清单
数字式定时开关清单如表1所示。
表1元件清单
名称
电阻
电阻
电容
555芯片
计时器
译码器
数码管
蜂鸣器
非门
双或门
单位
kΩ
Ω
uF
*
*
*
*
*
*
*
型号
48
470
0.45/10
LM555CM
74LS192N
4511BD
5MA
1500HZ
74LS04D
4072BD
数量
2
7
各一
1
1
1
1
1
1
1
2.2锁存器电路的设计
锁存器单元电路如图2所示。
用开关j6做为置数开关。
图2锁存器单元电路
2.3编码器电路的设计
编码器采用如图3所示的电路图【1】。
图3
2.4译码器电路和数码管显示电路的设计
本设计的译码电路选用CD4511进行译码,如图4显示电路用7段共阴数码管。
计数器的输出端接译码器的四个地址输入端,经过CD4511的译码作用后,将译码器的七个输出端接七段共阴数码管的相应管脚。
CD4511具有锁存功能,当计数器的输出为0时,数码管的示数将保持在0,报警电路也将一直报警【2】。
图4
2.5倒计时电路的设计
本设计的控制电路主要由预置数开关K1、K2、K3、K4和控制是否置数的开关K5组成,如图5。
通过控制K1、K2、K3和K4的通断来改变预置数的大小,但最大的置数值为9,此时四个开关的状态为1001。
当开关K5断开时,计数器处于置数状态;当K5闭合时,计数器处于计数状态【8】。
图5
2.6时钟电路的设计
该设计的秒脉冲发生电路由三5芯片【6】,如图6和其两个电阻R1、R2和两个电容C1、C2组成一个多谐振荡器,通过调节R1、R2和C2的大小来设定输出的秒脉冲的频率,多谐振荡器的振荡周期T1的计算公式为:
T1=(R1+2R2)×ln2×C2。
图6
2.7单稳态电路和蜂鸣器的设计
本设计的报警电路由一个蜂鸣器接在或非门的两端构成报警电路,当计数器的输出为0000,即输出为0时,蜂鸣器发出报警声。
只有当输出都为0时,蜂鸣器的负端才为低电位,经过非门极接的才为高电位,这时候蜂鸣器才开始报警,而且数码管的示数一直停留在0。
或非门由一个四输入或门4072和一个非门构成【4】。
图7
3整体电路
图8
结果是:
开关K5断开时,由四个预置数开关进行置数,可从0~9进行置数,数码管的示数一直显示为预置的数;当K5闭合时,数码管上的数值由刚才预置的数开始减计数直到0,而且显示为0时蜂鸣器处于报警状态,发出警报;译码的数值为0,数码管一直显示0,而报警器一直报警;调整K5的通断又可以重复上面的过程。
分析:
通过控制K1、K2、K3和K4开关的通断来预置数,用K5的通断来控制是否计数,当倒计数为0时会自动报警并一直保持为0。
总结
课程设计诚然是一门专业课,给我很多专业知识以和专业技能上的提升,同时又是一门讲道课,一门辩思课,给了我许多道,给了我很多思,给了我莫大的空间。
同时,设计让我感触很深。
使我对抽象的理论有了具体的认识。
通过这次课程设计,我掌握了数字式定时开关设计的识别和测试;熟悉了数字式定时开关;了解了设计数字式定时方法;
此次设计也让我明白了思路即出路,有什么不懂不明白的地方要和时请教或上网查询,只要认真钻研,动脑思考,动手实践,就没有弄不懂的知识,收获颇丰。
致谢
在此要感谢我的指导老师司小平老师对我悉心的指导,感谢老师给我的帮助。
在设计过程中,我通过查阅大量有关资料,与同学交流经验和自学并向老师请教等方式,使自己学到了不少知识,也经历了不少艰辛,但收获同样巨大。
在整个设计中我懂得了许多东西,也培养了我独立工作的能力,相信会对今后的学习工作生活有非常重要的影响。
而且大大提高了动手的能力,使我充分体会到了在创造过程中探索的艰难和成功时的喜悦。
虽然这个设计做的也不太好,但是在设计过程中所学到的东西是我最大收获和财富,使我终身受益。
参考文献
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电子科技大学出版.1996.
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- 数字电路 课程设计 数字 定时 开关