数字式定时开关数电课程设计Word下载.docx
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此开关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。
〖主要参考元器〗：
CC4511,CC14522,CD4060
设计工作量
1、系统整体设计；
2、系统设计及仿真；
3、在Multisim或同类型电路设计软件中进行仿真并进行演示；
4、提交一份完整的课程设计说明书，包括设计原理、仿真分析、调试过程，参考文献、设计总结等。
进度安排
起止日期（或时间量）
设计内容（或预期目标）
备注
第一天
课题介绍，答疑，收集材料
第二天
设计方案论证
第三天
进行具体设计
第四天
第五天
编写设计说明书
教研室
意见
年月日
系（部）主管领导意见
长沙学院课程设计鉴定表
专业
班级
设计题目
指导教师意见：
评定等级：
教师签名：
日期：
答辩小组意见：
答辩小组长签名：
日期：
教研室意见：
教研室主任签名：
系（部）意见：
系主任签名：
日期：
说明
课程设计成绩分“优秀”、“良好”、“及格”、“不及格”四类；
前言
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CD40192的脉冲输入端，在CD40192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。
本设计对数字式定时开关的工作原理和系统组成进行了介绍，对不同的实现方案进行了对比，然后在Multisim平台上进行了仿真分析，最后通过焊接和调试实际电路，验证了设计的可行性，达到设计要求。
最后对设计过程进行了总结。
关键字:
秒脉冲、倒计数、锁存、译码显示、蜂鸣器、控制电路
设计一数字式定时开关，此开关采用BCD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。
数字式定时开关设计简介
本次数字电路课程设计是一个数字式定时开关，数字式定时开关是由控制电路、脉冲发生电路、计数器、译码显示电路及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。
关键词：
定时开关、报警、BCD码、译码显示
数字式定时开关的工作原理
由555芯片及其电阻、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CD40192的时钟脉冲。
这里用的计数器为CD40192，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CD40192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。
系统组成
本系统主要由秒脉冲发生电路、定时电路、控制电路、译码显示电路和报警电路组成。
1.秒脉冲发生电路
该设计的秒脉冲发生电路由555芯片及其两个电阻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3.1秒脉冲发生器电路图
2.定时电路
该设计的定时电路有CD40192组成，CD40192为十进制可逆计数器，计数范围是0～9秒，最大计数值为9。
CD40192是可预置BCD码的计数器，当MR为高电平时,计数器置0。
为低电平时，计数器进行预置数操作，D0～D3上的数据置入计数器中。
当CPu=“1”时，计数器加计数，当CPd=1时，计数器减计数。
可由
置数端和D0～D3数据输入端完成数字定时功能，在0～9内任意置数。
CD40192的功能表如表1所示：
MR
PL
CPU
CPD
D3
D2
D1
D0
Q3
Q2
Q1
Q0
1
×
d
c
b
a
↑
加计数
减计数
表1CD40192功能表
3.控制电路
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。
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。
4.译码显示电路
本设计的译码电路选用CD4511进行译码，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。
A．下面是数码管的示意图：
（a）共阴连接（“1”电平驱动）（b）共阳连接（“0”电平驱动）
图3.2LED数码管
B．本设计的译码电路用的CD4511，它有16个管脚，脚A、B、C、D—8421BCD码输入端
脚a、b、c、d、e、f、g—译码输出端，输出“1”有效，用来驱动共阴极LED数码管。
1.
—测试输入端，
＝“0”时，译码输出全为“1”；
2.
—消隐输入端，
＝“0”时，译码输出全为“0”；
3.LE—锁定端，LE＝“1”时译码器处于锁定（保持）状态，译码输出保持在LE＝0时的数值，LE＝0为正常译码。
CD4511的功能表如表3.2所示：
表3.2CD4511功能表
输入
输出
LE
D
C
B
A
e
f
g
显示字形
消隐
锁存
锁存
CD511内接有上拉电阻，故只需在输出端与数码管管脚之间串入限流电阻即可正常工作。
译码器还有拒伪码功能，当输入码超过1001时，输出全为“0”，数码管熄灭。
5.报警电路
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。
电路仿真、调试及调试结果与分析
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。
本设计因提高要求的元件实验室没有，故只做了基本要求的电路，实验结果所得各项指标均符合设计要求。
设计心得与体会
课程设计诚然是一门专业课，给我很多专业知识以及专业技能上的提升，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及时请教或上网查询，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
参考文献
[1].赵珂、彭嵩等.脉冲与数字电路实验指导书.南昌航空大学电子信息工程学院实验实践中心.2008.01
[2].阎石.数字电子技术基础（第五版）.高等教育出版社.2010.04
[3].陈有卿.555时基集成电路原理与应用.机械工业出版社.2006.05
[4].陈永甫.多功能集成电路555经典应用实例（第二集）.电子工业出版社.2009.06
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