11]
i+
11
4;1
lb
eld1
lc
Jill
ch
1
EDCH+
图3-4七短数码显示管的引脚图
3.3秒脉冲的设计
根据设计要求,电路需要产生间隔为一秒的时间脉冲,完成正确的计数功能。
所以选择NE555定时器来设计此电路。
从而产生标准的秒脉冲。
NE555定时器是一种中规模集成电路,外形为双列直插8脚结构,体积很小,使用起来方便。
只要在外部配上几个适当的阻容元件,就可以构成史密特触发器、单稳态触发器及自激多谐振荡器等脉冲信号产生与变换电路。
它在波形的产生与变换、测量与控制、定时电路、家用电器、电子玩具、电子乐器等方面有广泛的应用。
引脚功能:
TH:
高电平触发端,简称高触发端,又称阈值端,TR氐电平触发端,
简称低触发端,CVO:
控制电压端,OUT:
输出端。
DIS:
放电端,RES:
复位端。
工作原理见表3-3
表3-3555定时器控制功能表
输入
输出
TH
TR
RES
OUT
DIS
X
X
L
L
导通
2
<3vcc
1
<1vcc
H
H
截止
2
<3vcc
1
>3vcc
H
不变
不变
2
>3VCC
X
H
L
导通
用555集成电路组成多谐振荡电路为系统提供脉冲,如图3-5所示。
R2、R5和C1为外接定时元件,高、低电平触发输入端项链并接到定时电容C1上,
R1和R2的节点与放电端相连,电压控制端不用,通常接O.OluF电容C2。
1
接通电源后,Vcc通过R2、R5对C1充电,DIS上升。
开始时DIS<§Vcc,即高电
21
平触发端TH<2Vcc,低电平触发TR^Vcc,定时器置位,放电管截止。
随后DIS越充
221
越高,当DIS>2Vcc,高电平触发端TH>3Vcc,低电平触发端TR>3Vcc,定时器复位,
1
放电管饱和导通,C1通过R5放电,DIS下降。
当DIS<-Vcc时,又回到高电平触发端
2
TH<3Vcc,定时器又置位,放电管截止,C1停止放电而重新充电。
如此反复,形成振
荡波形提供脉冲。
公式:
Tw1=0.7(R2+R5)C1Tw2=0.7R2C1
振荡周期计算公式:
T=0.7(R2+2R5)C1"1s
Tci
—I
3-5
3.4控制开关电路的设计
在本次设计中需实现计数器的暂停、复位和启动控制,为了简单,我们只需用一个
开关来控制启动和复位功能。
启动复位开关和74192的11脚相连即可。
在这里,主要
介绍暂停/连续开关的设计,因为555产生秒脉冲全靠给C1充放电产生,所以只需中断C1的充放电即可,所以在C1的另一端用一个开关控制接地,这就形成了暂停/连续开
关。
3.5报警电路的设计
根据设计要求,要产生光电报警,我们采用5个或门组成一个选择电路,一
个发光二极管产生光亮,一个蜂鸣器发出报警。
如图3-6所示
74T.S192^)出端
图3-6
或门0R1的输入与高位74LS192的低两位输出端相连,0R2、0R3与低位74LS192输出端相连。
当输出端全部为低电平时0R5的输出才为低电平,此时导通发光二极管和蜂鸣器,产生光电报警信号。
3.6整机工作原理
篮球竞赛24秒计时器主要是由秒脉冲发生器、计数器、译码显示电路、控制电路和报警电路组成。
控制电路直接控制计数器启动计数、暂停/连续计数、译码显示电路的显示等功能。
由附录1可见图中有SW1和SW2两个开关,SW1为置数,SW2为暂停。
SW1闭合,74LS192被置数,显示电路出现数字24。
完成置数后断开SW1,启动计时。
第10页
若此时秒脉冲电路的SW2为断开,则产生连续秒脉信号输入到计数器,数码管上的数字就会自动减1,闭合SW2,秒脉冲暂停,计数递减暂停,断开SW2又恢复计数递减,这就实现了暂停/连续功能。
在计数递减的同时,74LS192的8个输出端也随之产生高低电平变化来控制报警电路5个或门的高低电平的变化。
由附录1可见,5个或门的排列必须当74LS192的8个输出全为低电平时,换而言之,就是计数到零时,或门最后一个输出的才是低电平,从而触发发光二极管和蜂鸣器,产生亮光和警报声,达到了光电报警的。
第4章电路仿真
本次设计采用的是protues软件仿真,它是一种功能强大的电子设计自动化软件,提供智能原理图设计系统、SPICE模拟电路、数字电路及MCU器件混合仿真系统和PCB设计系统功能。
其不仅可以仿真传统的电路分析实验、模拟电子线路实验、数字电路实验等,而且可以仿真嵌入式系统的实验。
Proteus提供了大量的元件库,有RAM、ROM、键盘、马达、LED、LCD、AD/DA、部分SPI器件、部分IIC器件等。
在编译方面,它也支持Keil和MPLAB等多种编译器。
现在我们用Proteus进行仿真,仿真结果如下
1•计时预备阶段如图4-1
闭合SW1,断开SW2启动仿真软件,此时74LS192开始工作,高位74LS192输入
0010,低位74LS192输入0100,通过74LS48译码,数码管显示出了24秒的字样,进入计时预备阶段。
2•计时阶段如图4-2
图4-2计时阶段
断开SW1进入计时阶段,由555产生秒脉冲,从Q端传送到低位74LS192的DN端。
个位数码管从4开始递减,当个位递减0时又通过低位74LS192的TCD端传送到高位74LS192的DN端,十位的数字减1。
如此周而复始的循环形成倒计时。
3•暂停连续功能的实现如图4-3
R4
图4-3暂停/连续功能实现
在计时阶段中,由SW2来控制暂停/连续,闭合SW2,555秒脉冲暂停,低位74LS192
停止工作,数码管递减停止,反之又闭合SW2,555秒脉冲继续进行,低位74LS192继
续工作,数码管重新开始递减,又进入计时。
4•电路报警如图4-4
计数到零时高位和低位74LS192的八个输出端为低电平,传输到或门组成的选择电路。
因为全部为低电平所以或门的最后输出为低电平,于是LED灯、蜂鸣器导通,产生光电报警信号。
本设计主要通过电路板块的思想,逐步实现设计所需达到的功能要求;时钟模块为减计数提供一个频率为1HZ的脉冲信号,从而实现计数器计数间隔为1秒钟;
计数、译码显示模块主要是为了达到能显示减计数功能;
报警模块是为了实现当减计数到零时发出光电报警信号;
控制模块主要是为了实现计时器的启动、置数、暂停/连续功能,其中启动、置数由SW1开关来完成,通过SW2开关从而实现断定计时功能。
至此,本设计完成所有任务及要求。
结束语
此次毕业设计让我获益匪浅,使我尝到了将所学的知识用于实践的喜悦和成就感。
我将课本理论知识与实际应用联系起来,按照书本上的知识和老师讲授的方法,首先分析研究此次毕业设计的任务和要求,然后分析选出方案做出设计,再进一步完善设计。
在其中遇到一些不解和疑惑的问题时首先自己分析,再认真向老师询问请教,和老师一起探讨解决,最终完成了此次设计。
此设计制作的篮球竞赛24秒计时器是一个实用性设计。
设计的成功不仅为所学的专业课程打下了坚实的基础,提高了我们对分析与解决问题的能力,也在研究与电子爱好追求上做了一个很好的起步。
在这个设计中,我学到了学习理论时学不到的东西,不但锻炼我的动手能力而且巩固我们所学的理论知识,这样实践与理论相结合就可以更快而有效地掌握知识。
同时非常的感谢在设计与制作的过程中热心指导与帮助我的老师和同学们。
参考文献
1.温如坤、高志敏主编《数字电子技术基础实验》湖北汽车工业学院2004
2•阎石主编《电子技术基础(数字部分)》高等教育出版社2006
3•白中英主编《数字逻辑与数字系统》科学出版社2002
4•谢自美主编《电子线路设计.实验.测试》华中科技大学出版社2001
5•朱余钊主编《电子材料与元件》西安电子科技大学出版社2002
6•杨志忠主编《数字电子技术》高等教育出版社2000
7.王彦平主编《PROTEL99电路设计指南》清华大学出版社2000
8•朱清慧、张凤蕊主编《Proteus教程》清华大学出版社2008
附录1篮球竞赛24秒计时器总电路原理图
附录2实验元器件清单
项目代号
名称
规格
数量
备注
更改
U1、U2
译码器
74LS48
2
U3、U4
计时器
74LS192
2
U5
定时器
NE555
1
C1
电容
10uf
1
C2
电容
O.Oluf
1
R1
电阻
50
1
R2
电阻
20k
1
R3
电阻
0.2K
1
R4
电阻
1K
1
R5
电阻
62K
1
0R1〜5
或门
74LS32
5
D1
发光二极管
LED-RED
1
SW1、SW2
开关
K
2
BUZ
电容
4.7uF
1
DS1、DS2
7段数码管
共阴
2
更「
改
,己
数量
更改
单号
签名
日期
标]
拟制
曾伟
音频双声道功率放大器设计
审校
曾伟
等级标记
第1张
共2张
标准化
批准
篮球竞赛34秒计时器元器件
旧底图总号
底图总号
签名
第19页