可预置定时器显示报警系统设计.docx
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可预置定时器显示报警系统设计可预置定时器显示报警系统设计沈阳航空航天大学课程设计可预置的定时器显示报警系统的设计班级学号学生姓名指导教师沈阳航空航天大学课程设计任务书课程名称电子线路综合课程设计课程设计题目可预置的定时器显示报警系统的设计课程设计的内容及要求:
一、设计说明设计一个可预置的定时器显示报警系统。
二、技术指标可预置的定时器显示报警系统可用于任意定时系统,例如,篮球比赛规则中,队员持球时间不能超过30秒,设计电路时预置30秒,这给运动员和裁判员以准确信号。
设计一个可预置30秒的显示报警系统。
要求预置30秒减到0秒报警(也可预置0秒,计数到30秒报警);每隔5秒显示一次时间(即30秒,25秒,5秒,0秒时显示);系统能准确地预置和清零。
直流电源由直流稳压电源来提供。
三、设计原理晶振的输出分频器分频后得到标准的秒脉冲,作为计数器的时钟脉冲;预置时间用拨码盘控制,其输出是编码器的十进制输入,编码器的输出预置了计数器所要计数的时间。
计数器通过组合逻辑控制锁存器的使能端,将计数器的数据锁存(注意本系统时5秒锁存一次);锁存器的锁存数据经过译码器译码显示,当计数器计数到预置的时间时发出信号报警。
四、设计要求1在选择器件时,应考虑成本。
2根据技术指标,通过分析计算确定电路和元器件参数。
3画出电路原理图(元器件标准化,电路图规范化)。
五、实验要求1根据技术指标制定实验方案;验证所设计的电路,用软件仿真。
2进行实验数据处理和分析。
六、推荐参考资料1沙占友、李学芝著.中外数字万用表电路原理及维修技术M.北京:
人民邮电出版社,1993年2童诗白、华成英主编者.模拟电子技术基础M.北京:
高等教育出版社,2006年3戴伏生主编.基础电子电路设计及实践M.北京:
国防工业出版社,2002年4谭博学主编.集成电路原理及应用M.北京:
电子工业出版社,2003年六、按照要求撰写课程设计报告成绩评定表:
序号评定项目评分成绩1设计方案正确,具有可行性,创新性(15分)2设计结果可信(例如:
系统分析、仿真结果)(15分)3态度认真,遵守纪律(15分)4设计报告的规范化、参考文献充分(不少于5篇)(25分)5答辩(30分)总分最终评定成绩(以优、良、中、及格、不及格评定)指导教师签字:
2015年1月16日1、概述设计一个可预置的定时器显示报警系统。
可预置的定时器显示报警系统可用于任意定时系统,例如,篮球比赛规则中,队员持球时间不能超过30秒,设计电路时预置30秒,这给运动员和裁判员以准确信号。
设计一个可预置30秒的显示报警系统。
要求预置0秒,计数到30秒报警;每隔5秒显示一次时间(即30秒,25秒,5秒,0秒时显示);系统能准确地预置和清零。
直流电源由直流稳压电源来提供。
2、方案论证方案一:
用两片74LS160级联设计一个030的31进制加法计数器,使之每隔一秒计数一次。
后将计数器两组的输出端分别接到两个显示译码器74LS47的输入端,显示译码器的输出用来驱动共阳极数码管,用来显示时间。
其中将计数器低位片的输出接出连接到一8位的数据选择器74151,A1、A2、A3、及D端用来选择出加法计数器低位片输出0和5的时刻。
后将74151的输出端接出接到两个显示译码器的BI/RBO端。
使得当030中个位是0或者5的数显示出来。
方案一原理框图如图1所示。
图1方案一的原理框图方案二:
用两片74LS160级联设计一个030的31进制加法计数器,使之每隔一秒计数一次。
后将计数器两组的输出端分别接到两个4位寄存器74LS74上,再将两个寄存器的输出端接到显示译码器74LS47的输入端,显示译码器的输出用来驱动共阳极数码管,用来显示时间。
其中控制部分的电路需要用两个比较器74LS85,比较计数器低位片的输出及0和5比较。
两个比较器的输出或运算后接到寄存器的时钟信号端。
当计数器低位片的输出结果等于0或等于5时寄存器有一个脉冲信号。
此时的数码管显示的值会发生一次变化。
结果使在04秒显示00;59秒显示05;1014显示10;1519显示15;2024显示20;2529显示25;30显示30。
方案二原理框图如图2所示。
图2方案二的原理框图本设计选用的是方案二,方案二的仿真和实际结果更加符合题目要求和实际需要,设计原理简单易懂。
可行性好。
3、电路设计1.直流稳压电源直流稳压电源电路原理如图3。
220V交流电源经变压器变压,转换成24V交流电,然后通过整流桥进行整流再由电容C1滤波,再通过芯片LM7805转换成稳定的5V直流电源信号。
可接负载电阻后输出。
从而得到直流稳压5V电源。
5V图3直流稳压电源电路原理2.555定时器多谐振荡电路原理图如图4所示。
电路的振荡周期:
T=(R1+R2)C1ln2
(1)R1为51千欧,R2为47千欧,C1为10uF。
通过计算得振荡周期T=1s。
Uo1图4多谐振荡器电路原理图3.计数电路31进制从0到30计数,用两片74160级联完成。
采用置数法设计电路。
电路原理图如图5所示。
U1为高位片,U2为低位片。
初始设置数为0.将低位片的RCO进位端接到高位片的ENP、ENT上形成两个74LS160的级联。
此时低位片为十进制的加法计数器,将高位片的QA、QB两个管脚接出,分别连接到一及非门的两个输入端,输出端接到两个74LS160的LOAD端。
最后得到一个31进制,由0到30的加法计数器。
CLR图531进制从0到30计数计数器原理图4.计数器的复位及清零电路计数器的复位及清零电路的原理图如图6所示。
级联后的31进制加法计数器的CLR端接到一单刀双掷开关上。
单刀双掷开关的另外两端分别接电源VCC和地。
当开关接到VCC时,CLR接入高电位,清零端无效,计数器正常计数。
当开关接到地上。
则计数器的CLR端有效。
清零功能开启,实现了30秒计时的清零和复位工作。
CLR图6计数器的复位及清零电路的原理图5.寄存器电路寄存器电路原理图如图7所示。
QD1QB1QC1QA1CLR1QA2QB2QC2QD2DQ8Q7Q6Q5图7寄存器电路原理图将两片74LS160计数器的QA,QB,QC,QD分别接到两个移位寄存器74LS175的D1,D2,D3,D4上。
其输出接到显示译码器74LS47的A,B,C,D上。
两个寄存器的锁存信号由Uo2提供。
6.比较器的控制电路比较器控制电路的原理图如图8所示。
将低位片74LS160计数器的输出端QA1,QB1,QC1,QD1分别接到两个比较器74LS85的B0,B1,B2,B3端,两个比较器的A4A3A2A1分别0000和0101,即十进制的0和5,。
再将两个比较器的AEQB端接到一个二或门的两个输入上,或门的输出为Uo2。
Uo2=1代表160计数器的个位是0或者5。
将Uo2作为控制信号输入到移位寄存器的时钟信号端,作为锁存信号。
Uo2QA1QB1QC1QD1图8比较器控制电路的原理图7.显示电路显示译码器以及数码管的电路图如图9所示。
将移位寄存器的8输出Q1,Q2,Q3,Q4,Q5,Q6,Q7,Q8分别接到两个显示译码器74LS47的输入端。
其输出驱动两个共阳极数码管。
Q8Q7Q6Q5Q4Q3Q2Q1图9显示译码器以及数码管的电路图8.报警系统电路报警系统电路图如图10所示。
设计要求在第30秒报警。
将高位片的74LS160加法计数器的输出端QA2,QB2,QC2接出作为控制信号,接到74LS138数据选择器的A,B,C端。
当加法计数器计数到30时即高位片的输出为0011(即十进制的3)时,74LS138译码器的输出端Y3为有效的低电平。
Y3端口接到一二极管的阴极,阳极接限流电阻接高。
可以完成在第30秒时报警的任务。
QC2QA2QB2图10报警系统原理图4、性能测试1.直流稳压电源的测试表1直流稳压电路测试数据表R值(k)C1值(F)C2值(F)C3值(F)输出电压(V)110000.10.152.多谐振荡电路的测试表2多谐振荡电路的测试数据表R1值(k)R2值(k)C值(F)频率(Hz)周期(s)5147100.9911.0093.电路整体性能测试电路清零后开启计时,时间显示为00,经过5秒后显示05,再经过5秒显示10.最后显示30秒时报警灯亮起。
符合实际和设计要求。
五、结论通过Multisim软件仿真以及实际电路测试,验证了此方案的可行性及正确性。
运用555定时器,比较器,译码器,数据选择器,寄存器,器件简单可操作。
此方案原理简单易懂,操作性强,可实现,是一个简单的可预置的定时器显示报警系统。
参考文献1阎石主编.数字电子技术M.北京:
高等教育出版社,2006年2陈振官等编著.新颖高效声光报警器M.北京:
国防工业出版社,2005年3戴伏生主编.基础电子电路设计及实践M.北京:
国防工业出版社,2002年4谭博学主编.集成电路原理及应用M.北京:
电子工业出版社,2003年附录I总电路图附录II元器件清单序号编号名称型号数量1A1555定时器NE555P12U1十进制加法计数器74LS16023U3两输入的及非门74LS0014U4比较器74LS85D25U6显示译码器74LS4726U8共阳极数码管BS201B27U10二输入或门74LS3218U11138译码器74LS13819LED1二极管1N4149210R1电阻51K111R2电阻47K112R3电阻680113R4电阻50214C1电容10uF115C2电容103116S1单刀双掷开关SWP-3117U2三端稳压器LM7805118C3电容500uF119C4电容1uF1
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- 预置 定时器 显示 报警 系统 设计