1、力主廿74次享課程設(shè)計(jì)題 目：定時(shí)電路設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)學(xué)生姓名：韓磊學(xué)院：電力學(xué)院系別：自動(dòng)化系專(zhuān)業(yè)：自動(dòng)化班級(jí)：自15-3指導(dǎo)教師：王艷榮2017年07月05日摘要電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)是電子技術(shù)課程的實(shí)踐性環(huán)節(jié)， 是對(duì)所學(xué)的電子技術(shù)基本理論知識(shí)的綜合運(yùn)用。 課程設(shè)計(jì)是根據(jù)某一課題技術(shù)指標(biāo)或邏輯功能的要求， 進(jìn)行電路的獨(dú)立設(shè)計(jì)， 實(shí)驗(yàn)安裝和調(diào)試， 在實(shí)驗(yàn)板上進(jìn)行電子產(chǎn)品的制作和寫(xiě)出實(shí)驗(yàn)總結(jié)報(bào)告。本設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)一個(gè)30s/60s 循環(huán)定時(shí)電路， 本實(shí)驗(yàn)的核心部分是要設(shè)計(jì)一個(gè) 30s/60s 循環(huán)計(jì)數(shù)器， 并且對(duì)計(jì)數(shù)結(jié)果進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示， 同時(shí)要實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)任務(wù)中提到的各種控制要求，因此該系統(tǒng)包括秒脈沖發(fā)生器、計(jì)數(shù)

2、器、譯碼顯示電路、時(shí)序控制電路和報(bào)警電路等5 個(gè)部分構(gòu)成。 其中， 計(jì)數(shù)器和控制電路是系統(tǒng)的主要部分。 計(jì)數(shù)器完成30s/60s 循環(huán)計(jì)時(shí)功能， 而控制電路具有直接控制計(jì)數(shù)器的啟動(dòng)計(jì)數(shù)、暫停、連續(xù)計(jì)數(shù)、譯碼顯示電路的顯示和滅燈功能。為了滿(mǎn)足系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求， 在設(shè)計(jì)控制電路時(shí)， 應(yīng)正確處理各個(gè)信號(hào)之間的時(shí)序關(guān)系。 在操作直接清零開(kāi)關(guān)時(shí)，要求計(jì)數(shù)器清零，數(shù)碼顯示器顯示零。當(dāng)啟動(dòng)開(kāi)關(guān)閉合時(shí)，控制電路應(yīng)封鎖時(shí)鐘信號(hào)cp,同時(shí)計(jì)數(shù)器完成置數(shù)功能，譯碼顯示電路顯示0-30s/0-60s 字樣；當(dāng)啟動(dòng)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)，計(jì)數(shù)器開(kāi)始計(jì)數(shù)；當(dāng)暫停、連續(xù)開(kāi)關(guān)撥在暫停位置上時(shí)，計(jì)數(shù)器停止計(jì)數(shù)，處于保持狀態(tài)；當(dāng)暫停、連續(xù)開(kāi)關(guān)

3、撥在連續(xù)時(shí)，計(jì)數(shù)器繼續(xù)遞增計(jì)數(shù)。本系統(tǒng)還在multisim 下進(jìn)行了仿真測(cè)試，對(duì)計(jì)時(shí)電路、 譯碼顯示電路、 報(bào)警電路進(jìn)行了性能與功能仿真， 通過(guò)仿真分析驗(yàn)證了設(shè)計(jì)的正確性，達(dá)到了設(shè)計(jì)的預(yù)期目的，仿真結(jié)果完成了預(yù)期要求。關(guān)鍵詞： 循環(huán)計(jì)數(shù)器30s/60s 秒定時(shí)器 555 定時(shí)器14目錄一、設(shè)計(jì)任務(wù)及分析4.1. 設(shè)計(jì)目的： 4.2. 設(shè)計(jì)內(nèi)容 : 4.3. 設(shè)計(jì)思路： 4.二、系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)5.rl方案一 5.r l方案二 5.三、原理電路設(shè)計(jì)7.1、秒脈沖電路7.2、遞增計(jì)時(shí)電路8.3、報(bào)警電路8.4、外部操作信號(hào)9.5、整體電路圖 1.0.四、系統(tǒng)測(cè)試電路11五、設(shè)計(jì)測(cè)試過(guò)程中遇到的問(wèn)題及解

4、決方法1. 2六、結(jié)論 1.3.七、參考文獻(xiàn)1.3.設(shè)計(jì)任務(wù)及分析1. 設(shè)計(jì)目的：（ 1）掌握基本時(shí)序邏輯電路的分析和設(shè)計(jì)方法。（ 2）掌握基本邏輯故障識(shí)別與診斷基本方法，培養(yǎng)分析、解決問(wèn)題能力。（ 3） 掌握學(xué)習(xí)總結(jié)報(bào)告和設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)的基本書(shū)寫(xiě)方法，培養(yǎng)技術(shù)交流能力。2. 設(shè)計(jì)內(nèi)容 :設(shè)計(jì)一個(gè) 30s/60s 定時(shí)電路，用兩位數(shù)碼管顯示時(shí)間。定時(shí)電路采用加 / 減計(jì)時(shí)模式，時(shí)間間隔為 1s. 有外部控制開(kāi)關(guān)可以對(duì)定時(shí)電路進(jìn)行直接清零、置數(shù)、連續(xù)計(jì)數(shù)、時(shí)長(zhǎng)選擇。當(dāng)定時(shí)時(shí)間到時(shí)，顯示器停在最后的時(shí)間，同時(shí)發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)。3. 設(shè)計(jì)思路：目的是設(shè)計(jì)一個(gè)30s/60s 循環(huán)定時(shí)電路對(duì)計(jì)數(shù)結(jié)果進(jìn)行實(shí)時(shí)

5、顯示， 同時(shí)要實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)任務(wù)中提到的各種控制要求， 因此該系統(tǒng)包括秒脈沖發(fā)生器、 計(jì)數(shù)器、 譯碼顯示電路、 輔助時(shí)序控制電路和報(bào)警電路等5 個(gè)部分構(gòu)成。 其中， 計(jì)數(shù)器和控制電路是系統(tǒng)的主要部分。 計(jì)數(shù)器完成30s/60s 循環(huán)計(jì)時(shí)功能， 而控制電路具有直接控制計(jì)數(shù)器的啟動(dòng)計(jì)數(shù)、暫停、連續(xù)計(jì)數(shù)、譯碼顯示電路的顯示和滅燈功能。為了滿(mǎn)足系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求， 在設(shè)計(jì)控制電路時(shí)， 應(yīng)正確處理各個(gè)信號(hào)之間的時(shí)序關(guān)系。在操作直接清零開(kāi)關(guān)時(shí)，要求計(jì)數(shù)器清零，數(shù)碼顯示器顯示零。當(dāng)啟動(dòng)開(kāi)關(guān)閉合時(shí)，控制電路應(yīng)封鎖時(shí)鐘信號(hào)cp,同時(shí)計(jì)數(shù)器完成置數(shù)功能，譯碼顯示電路顯示 0-30s/0-60s 字樣；當(dāng)啟動(dòng)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)，計(jì)數(shù)

6、器開(kāi)始計(jì)數(shù)；當(dāng)暫停、連續(xù)開(kāi)關(guān)撥在暫停位置上時(shí)，計(jì)數(shù)器停止計(jì)數(shù)，處于保持狀態(tài)；當(dāng)暫停、連續(xù)開(kāi)關(guān)撥在連續(xù)時(shí)，計(jì)數(shù)器繼續(xù)遞增計(jì)數(shù)。:、系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)方案一:外部操作開(kāi)關(guān)圖1秒脈沖發(fā)生器使用555定時(shí)器，計(jì)數(shù)器使用741s160組合而成，控制電路選用兩 個(gè)二輸入的與非門(mén)組合而成的基本觸發(fā)器和兩個(gè)三輸入的與非門(mén)組成，而其集成塊則選用741s20。此方案中選用的741s20是由兩個(gè)四輸入的與非門(mén)組成。兩個(gè) 暫穩(wěn)態(tài)自行相互轉(zhuǎn)換而輸出一系列矩形波，可用作方波發(fā)生器。由基本rs觸發(fā)器構(gòu)成的控制電路具有抗抖作用，由于機(jī)械開(kāi)關(guān)的接觸抖動(dòng)，則r的狀態(tài)會(huì)在0和1之間變化多次，若r=1,由于a=0,因此g2門(mén)仍然是“有低出

7、高”，不會(huì)影 響輸出的狀態(tài)。方案二：外部操i 作開(kāi)關(guān)一圖2秒脈沖觸發(fā)器、計(jì)數(shù)器和控制電路所使用的與方案一相同， 但控制電路的集成塊 使用741s01和741s10,顯示譯碼器使用741s148組合，報(bào)警電路選用蜂鳴報(bào)警 器。此方案中的譯碼器741s148為8線(xiàn)3線(xiàn)優(yōu)先編碼器，共有54/74148和 54/74ls148兩種線(xiàn)路結(jié)構(gòu)型式， 利用選通端（ei）和輸出選通端（eq可進(jìn)行 擴(kuò)展。方案一與方案二比較起來(lái)，對(duì)于控制電路的集成塊應(yīng)用，方案二的集成塊閑置引 腳要遠(yuǎn)大于方案一，會(huì)增加外部干擾，而在報(bào)警器的選擇過(guò)程中，蜂鳴報(bào)警器的 結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，不利于電路連接，而且其與計(jì)數(shù)器之間因?yàn)橥恍吞?hào)而不需

8、要上 拉電阻，大大減少了電路的導(dǎo)線(xiàn)數(shù)，但綜合所有性能來(lái)看，方案一要比方案二更 合適，因而選擇方案一。表格1元件名稱(chēng)型號(hào)數(shù)量電阻100q12.886k q25.772k q1電容10nf110nf1定時(shí)器5551顯示器sm42052計(jì)數(shù)器74ls1602小燈泡1開(kāi)關(guān)2三、原理電路設(shè)計(jì)1.秒脈沖電路秒脈沖產(chǎn)生電路采用555定時(shí)器來(lái)實(shí)現(xiàn)。555定時(shí)器是一種多用途集成電路，應(yīng) 用相當(dāng)廣泛，通常只需外接幾個(gè)阻容元件就可以很方便的構(gòu)成施密特觸發(fā)器和多諧振蕩器。利用555定時(shí)器構(gòu)成多諧振蕩器的方法是把它的閥值輸入端th和觸發(fā)輸入端tr相連并對(duì)地接電容c,對(duì)電源vcc接電阻ri和r2,然后再將ri0t=0.7

9、 (ri+2r2)c=0.7 (15+2*68) x 103x 10x 10-6=1057ms=is2、遞增計(jì)時(shí)電路74ls160為可預(yù)置的十進(jìn)制同步計(jì)數(shù)器， 直接清零，異步清零端 mr非為低電平 時(shí)，不管時(shí)鐘端cp信號(hào)狀態(tài)如何，都可以完成清零功能。160的預(yù)置是同步的， 當(dāng)置入控制器pe非為低電平時(shí)，在cp上升沿作用下，輸出端q0-q數(shù)據(jù)端p0-p3 一致。其管腳圖如圖所示：rco進(jìn)位輸出端qa-qd輸出端enp計(jì)數(shù)控制端 ent計(jì)數(shù)控制端。二者全1時(shí)計(jì)數(shù)器才能工作，否則處于保持狀態(tài)。clk 時(shí)鐘輸入端clr 異步清零端（低電平有效）load同步并行置入端（低電平有效）當(dāng)其為低電平時(shí)，在時(shí)鐘

10、作用下，讀入d0 到 d3u174ls160是10進(jìn)制計(jì)數(shù)器，要做成30進(jìn)制計(jì)數(shù)器，先要 做一個(gè)比30大的計(jì)時(shí)器。這里用兩片74ls160接成一個(gè)100進(jìn)制計(jì)數(shù)器，再通過(guò)置數(shù)法實(shí)現(xiàn) 30進(jìn)制計(jì)數(shù)。由兩片741s160連接形成的三十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器如圖所示。圖4遞增計(jì)時(shí)電路qaqbtyqprconphr a b c d eezlcwlrlk74ls160d11ji3、報(bào)警電路bo偽低位74ls160勺借位端，bo為高位74ls160勺借位端，到低位從0到9 時(shí)，bo飲出“0”信號(hào)，但不會(huì)使發(fā)光二級(jí)管亮燈，只有當(dāng)計(jì)數(shù)器見(jiàn)到00時(shí)，b01 和bo羽時(shí)發(fā)出“0”信號(hào)，才能使發(fā)光小燈泡發(fā)光，產(chǎn)生報(bào)警作用。

11、：usa74l50ckjemwrr 加砒：圖5報(bào)警電路4、外部操作信號(hào)圖6外部操作信號(hào)電路外部操作信號(hào)由置數(shù)，暫停、清零兩部分構(gòu)成。1、操作“清零”開(kāi)關(guān)，要求計(jì)數(shù)器清零，當(dāng)開(kāi)關(guān)閉合是繼續(xù)工作，開(kāi)關(guān)打 開(kāi)是使兩片741s160的清零端為高電位，于是清零端工作。2、閉合“啟動(dòng)”開(kāi)關(guān)，計(jì)數(shù)器應(yīng)完成置數(shù)功能，顯示器顯示00,斷開(kāi)“啟動(dòng)”開(kāi)關(guān)，計(jì)數(shù)器開(kāi)始進(jìn)行遞增計(jì)數(shù)。3、當(dāng)“暫停/連續(xù)”開(kāi)關(guān)處于閉合時(shí)，發(fā)出低電平，通過(guò)與 555的輸出端與 非，從而使與非后的信號(hào)一直為高電位，即脈沖信號(hào)失效，顯示器保持不變。當(dāng)此開(kāi)關(guān)處于打開(kāi)時(shí)，計(jì)數(shù)器繼續(xù)累計(jì)計(jì)數(shù)5、整體電路圖圖7整體電路圖四、系統(tǒng)測(cè)試電路閉合s1,系統(tǒng)正

12、常工作，x1滅圖8運(yùn)行中斷開(kāi)開(kāi)關(guān)s1,計(jì)數(shù)器停止，x1亮圖9再按下s2,計(jì)數(shù)器清零，x1亮圖10五、設(shè)計(jì)測(cè)試過(guò)程中遇到的問(wèn)題及解決方法在組裝過(guò)程中，經(jīng)常出現(xiàn)的問(wèn)題就是忘了給引腳接線(xiàn)、 連錯(cuò)了引腳等等這些小問(wèn) 題，但是這些問(wèn)題卻是致命的，常常會(huì)讓我們頭疼不已，因此為了避免出錯(cuò)，就 需要我們細(xì)心認(rèn)真。當(dāng)檢測(cè)出問(wèn)題后分析出原因，是元器件本身原因還是接線(xiàn)錯(cuò)誤，更換元件或 重新正確接線(xiàn)，保證電路的正確運(yùn)行。在調(diào)試過(guò)程中，我的電路出現(xiàn)了無(wú)法置數(shù) 的錯(cuò)誤，經(jīng)過(guò)排查最終發(fā)現(xiàn)是置數(shù)電路少接了一根線(xiàn)看來(lái)還是大意惹的禍。一開(kāi)始元件參數(shù)的計(jì)算選擇不是很合理，電容、電阻的參數(shù)選擇未能使輸出時(shí)鐘脈沖的時(shí)間達(dá)到理論要求。后

13、通過(guò)查閱資料，修改給定的電容參考值， 重新計(jì)算電 阻的值，多次修改調(diào)試，直到達(dá)到了理論值。六、結(jié)論通過(guò)為期一周的課程設(shè)計(jì)， 我深刻體會(huì)到了自己知識(shí)的匱乏， 自己原來(lái)所學(xué)的東西只是一個(gè)表面性的， 理論性的， 而且是理想化的。 根本不知道在現(xiàn)實(shí)中還存在有很多問(wèn)題。 設(shè)計(jì)一個(gè)很簡(jiǎn)單的電路， 所要考慮的問(wèn)題， 要比考試的時(shí)候考慮的多的多。所以，一開(kāi)始，我遇到了很多麻煩。通過(guò)老師和同學(xué)們的幫助，我漸漸的有了眉目。這樣，在很大程度上提高了我考慮問(wèn)題的全面性。設(shè)計(jì)電路， 還要考慮到它的前因后果。 什么功能需要什么電路來(lái)實(shí)現(xiàn)。 另外，還要考慮它的可行性，實(shí)用性等等。這樣，也提高了我的分析問(wèn)題的能力。原來(lái)， 我們學(xué)習(xí)的電路只是一個(gè)理論知識(shí)， 通過(guò)這次實(shí)習(xí)。 使我的理論知識(shí)上升到了一個(gè)實(shí)踐的過(guò)程。同時(shí)在實(shí)踐中也加深了我們對(duì)理論知識(shí)的理解。通過(guò)這次實(shí)習(xí)， 不僅使我對(duì)所學(xué)過(guò)的知識(shí)有了一個(gè)新的認(rèn)識(shí)。 而且提高了我考慮問(wèn)題， 分析問(wèn)題的全面性以及動(dòng)手操作能力。 使我的綜合能力有了一個(gè)很大的提高。最后，