数显声响倒计时电路课程设计报告Word文件下载.docx

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2012年09月28日

任务书

数显、声响倒计时电路

任务及要求

设计并制作一个数显、声响式倒计时电路。

要求如下：

1、电路具有10～99秒可预置定时功能。

2、有两个数码管显示计时时间，用一只LED指示计时开始与结束。

按预置/开始按钮，数码管显示定时时间，LED不亮；

再按预置/开始按钮，LED亮，倒计时开始。

3、倒计时结束时，计数器停止计数，LED不亮。

4、电路具有开机预置数功能。

5、电路具有最后三秒报时功能，要求响半秒、停半秒，共三次。

用压控陶瓷蜂鸣器作为电声元件。

6、自制本电路所用的直流电源和一秒信号源。

参考资料：

《数字电子技术实验任务书》实验四及实验六

《电子技术基础》课程设计资料

《数字电子技术基础》（第五版）阎石主编

系统框图

前言

电子技术课程设计是针对模拟电子技术基础、数字电子技术基础、电路分析原理课程的要求，旨在对我们综合能力的实践性学校环节，它包括课程选择、课程设计、电子仿真、组装、调试等过程,希望通过课程设计能达到以下目的:

第一，让学生初步了解并掌握电子电路的实验、设计方法。

即学生根据设计要求查阅相关文献资料，总结、分析类似电路的性能，选择出最优方案，并通过组装调试等实践使电路达到要求的性能指标。

第二，为以后的毕业设计打好基础。

毕业设计是系统的工程设计实践，而课程设计是让学生开始从理论学习的轨道上逐渐引向实践应用，从已学过的定性分析、定量计算的方法，逐步掌握工程设计的步骤和方法，了解科学实验的程序和实施方法。

第三，培养我们勤于思考的习惯，同时通过设计并制作电子类产品，增强我们这方面的自信心及兴趣。

本次课程设计是电子技术的基本理论为基础，要求我们着重掌握电路的设计装调及性能参数的调试方法。

本课程设计应达到如下基本要求：

1．能够在理论知识的基础进一步熟悉常用电子器件的类型和特性，合理的进行选择和运用。

2．能够独立的对课题进行分析，运用所学的理论知识，通过翻阅资料，设计出最优方案。

3．学会电子电路的安装与调试技能培养我们分析与解决问题的能力。

本次课程设计以小组为单位，进行团队合作进行，共安排两周时间，分别进行电路的设计与仿真、电路的组装与调试、课程设计报告的撰写等

第一章、 

单元电路设计

1.1电源电路设计

整体电源设计原理：

220V、50Hz——降压——整流——滤波——稳压——输出5V.如图（）

1.1.1降压电路:

直流电源的输入为220V的电网电压，一般情况下，对交流电压进行处理降压电路采用变压器直接变压，输出9V交流电。

1.1.2整流电路:

桥式整流最为常用，单相桥式整流电路将变压器副边电压从交流变为直流电压。

本设计采用了桥式整流。

1.1.3滤波电路:

在整流滤波电路的输出端（即负载电阻两端），并联一个电容即得到电容滤波电路。

滤波电容容量较大，利用其充放电作用，使输出电压趋于平滑。

这种电容器的电感效应较大，通常需要并联高频滤波电容器，其容量在0.1微法到5微法之间即可。

1.1.4稳压电路:

我们采用了集成7805稳压器型稳压电路进行稳压，为后面的电路提供了稳定的电压。

图（）5V稳压电源电路

1.2信号源电路设计

1.2.1理论计算

蜂鸣器在最后三秒要求响半秒停半秒，所以要由555定时器产生周期为1秒、占空比为0.5的矩形脉冲。

因此电路中要加入二极管，使电容充放电所经过的电阻一样大，所以占空比才能达到0.5。

T1=R1CLn2

T2=R2CLn2

振荡周期为T=T1+T2=（R1+2R2）CLn2

振荡频率为f=1/T=1/【（R1+2R2）CLn2】

输出脉冲占空比为q=R1/（R1+R2）取R1=R2则可得到占空比为50%的信号源。

经以上分析及计算R1=R2=71.5kΩ,C=10uF。

但是考虑到实际从在的误差不可能和理论计算值相等，我们将两个定值电阻换为两个100K的可调电阻，以达到实际调节的目的。

1.2.2555定时器

（1）555定时器的引脚排列：

其中1脚（GND）为接地端，2脚（TR）时低电平触发端（<

1/3）,3脚（Vo）为输出端，4脚（）是复位端，5脚为控制电压输入端，可改变上、下触发电位，不用时接0.01ημF电容倒地。

6脚（TH）为高电平触发端（>

2/3Vcc）,也称阀值端。

7端（D）为放电端，8脚（Vcc=5V~18V）电源端。

（2）555定时器的几种功能：

多谐振荡器是一种自激振荡器，接通电源后不需外加触发便能产生矩形脉冲

（3）555定时器构成多谐振荡器：

多谐振荡器是一种自激振荡器，接通电源后不需外加触发便能产生矩形脉冲。

最终电路图如图（）

图（）555多谐振荡电路

1.3控制电路设计

使用JK触发器，

根据功能表可知，当U’/D为1，PL’=1且CLK=1时，对应CPD脉冲上升沿，74LS190进行十进制减法运算。

把74LS190的D0D1D2D3端口置成1010，使得计数器刚开始从五开始计数，代表个位，把74ls190的输出端TC接到JK触发器上，输出接两个与非门与发光二极管相连，发光二极管代表十位。

计数开始前为满足电路开机预置数的要求，故在开始前先将PL

’接到JK构成的T触发器的输出上，开始时T触发器输出为低电平，因此计数器只是置数，而不计数，当按下控制T触发器的开关的，T触发器在原来的状态下翻转，产生高电平，高电平将PL’置1，计数器开始计数。

在计数过程中，当个位片减到0时，便会产生一个借位信号，借位端接上一个JK触发器，JK触发器的输出接一个与非门，输出和一个高电平接上一个二输入端的与门，设输出为A1，74ls190的输出端Q0,Q1通过一个二输入或非门设输出为A2，Q2,Q3接一个二输入或非门，输出为A3，然后把A2,A3接一个二输入与门，输出设为A4，然后再把A1和A4接到一个二输入与门上，输出接到74ls190的使能端E’端作为最后停止计数的控制端，是计数器停止工作。

把74ls190的输出Q0Q1Q2Q3分别接到74HC4511的ABCD端口，作为译码器的输入端，把译码器的LI’,BI’接高电平，LE接低电平。

译码器的输出接七段显示数码管，就构成了一个倒计时电路。

电路显示部分主要用到译码器和数码管。

译码器选用74HC4511（相当于CD4511），它是一个BCD七段译码启动器。

另外，显示器电路的设计用七段显示数码管来显示译码器输出的数字，主要分为两种：

共阳极或共阴极显示器。

74HC4511译码器对应的显示器是共阴极显示器（译码输出为“1”时，字段点亮，输出为“0”时字段熄灭）。

74HC4511

其中，74HC4511的四个输入端A、B、C、D分别接8421码的响应输入端（D为最高位）即74LS192的四个输出；

七个输出端a~g接共阳七段显示器的对应端以驱动对应端亮。

接时应加限流电阻，以免烧坏元器件。

1.4报警电路设计

根据任务书要求，电路具有最后3秒报警功能，要求响半秒，停半秒共三下。

实现这个功能的思路为：

最后三秒响，那么就将最后三秒的信号取出；

其半秒信号的报警要有信号源控制，因为信号源是一个占空比为0.5的1Hz信号源，其波形中1秒的周期内有半秒的时间是高电平，因此高电平就可以使蜂鸣器报警。

最后三秒的输出Q3Q2Q1Q0为0011，0010，0001，并且LED灯为灭。

用或非门、非门选出最后三秒信号，再与上时钟信号和JK触发器的—Q端，就可以实现最后三秒响半秒停半秒的电路功能

其中100pf的电容是为了防止逻辑电路出现的竞争-冒险现象.

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实物图

附录

整体电路图（基于ISIS）

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