数显声响式定时器设计.docx
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数显声响式定时器设计
电子技术综合课程设计报告
题目：
数显、声响式定时器
姓名：
班级：
学号：
指导教师：
完成时间：
年月日
目录
1.任务书1
2．前言2
3．总体设计方案选择与论证3
4．单元电路与总电路设计4
4.15V电源4
4.21Hz信号源4
4.3倒计时与显示部分5
4.4复位电路6
4.5最后三秒声响部分7
4.6停止电路8
4.7总体电路9
5实验装调11
5.1方法与步骤11
5.2故障及其处理11
5.3总结和体会11
附1、元器件清单13
附2、集成电路芯片管脚图14
附3、总体电路图16
1.任务书
数显、声响式定时器
一、任务和要求
设计并制作一个数显、声响式定时器，要求如下。
1、用压控陶瓷蜂鸣器作为电声元件，电路具有15秒定时功能。
2、用一个数码管即一个发光二极管表示时间计时，格式如下：
初始时LED及数码管均不亮，按开关键后数码管显示5同时二极管亮，然后开始倒计时计数。
3、具有最后三秒报时功能，要求响半秒、停半秒共三下。
4、电路应具有开关复位或手动复位功能。
5、自制一秒信号源及制作本电路所用的直流稳压电源，用AC220V供电。
二、提示和参考文献：
《数字电子技术实验任务书》实验四
《数字电子技术实验任务书》实验六
直流电源参见参考资料P23
2．前言
数显、声响式定时器是一种在生活中参见的电子设备，在许多场合中都会见到它的身影，现在的各种各样的倒计时牌到处可见，这些设备虽然在外形上有很大的区别，但在功能上都是还要实现倒计时以及在计时快停止时对人们的提示，所以对这些设备的研究与了解对于我们来说非常有必要，再加上它里面所涉及的内容绝大多数都和我们所学习的数字电路基础技术这门专业基础课有关，因此此次倒计时计数器设计对于我们来说是一个锻炼实际应用能力的一个绝好机会。
此次的课程设计主要针对我们学习数字电子技术之后与实际应用结合起来，进行综合设计培养以我们独立分析、思考与解决实际问题的能力以及如何将所学的课程运用于实践中。
3．总体设计方案选择与论证
3.1、方案一
如图3.1所示，信号直接由555定时器产生（频率1HZ，占空比0.5），由74LS192主控倒计数，JK触发器控制LED和74LS192的复位，三态门控制计数停止。
3.2、方案二
如图3.2所示，信号先由555定时器产生频率为10HZ的矩形脉冲，再经过十分频，输出频率为1Hz，占空比为0.5的矩形脉冲，由74LS192主控倒计数，JK触发器控制LED和74LS192的复位，与门控制计数停止。
3.3对比选择
从准确角度来说方案二要优于方案一，因为方案二时钟信号经过十分频，误差更小、占空比更准确，但单就任务书而言，方案一就足够了，并且方案一所使用的芯片少，简单、实用，因此我们选择方案一。
4．单元电路与总电路设计
4.15V电源
任何电路都离不开电源部分，我们做的定时器也不例外，电源的好坏直接影响着电路能否正常工作。
220V交流电经过变压器变为9V，在经过整流桥整流成直流电，然后采用三端稳压芯片7805稳压，右边两个电容是5伏电源的滤波电容。
4.21Hz信号源
由于蜂鸣器在后三秒要响半秒停半秒，所以要由555产生周期为1秒、占空比为0.5的矩形脉冲，因为此震荡电路占空比为0.5（波形），所以在电路中加入二极管，这样电容充、放电所经过的电阻一样大，所以充、放电的时间一样，所以占空比为0.5。
4.3倒计时与显示部分
使用74LS192进行减法计数，清零端接低电平，置数端接复位信号，加法计数时钟接高电平，借位端接JK触发器的CLK端。
JK触发器的J、K、R端接高电平，当JK为高电平时，每当有时钟信号输入时，触发器的状态就会发生翻转，当9到0发生借位时，JK触发器CLK端得到一个下降沿，使当前状态翻转一次，即显示从5到0再从9到0，5到0时发光二极管亮，9到0时发光二极管灭。
4.4复位电路
选择带置数清零端的JK触发器进行复位，JK触发器的J、K、S端接高电平，当JK为高电平时，每当有时钟信号输入时，触发器的状态就会发生翻转，打开电源开关瞬间，JK触发器的Rd端接低电平有效清零，待电容C1充电完成之后Rd端变为高电平，清零无效，故保持原状态，上电复位完成；开关闭合一次，CLK端得到一个下降沿，当前状态反转一次，使可以达到复位/计时效果。
4.5最后三秒声响部分
最后三秒信号对应的输出
应为0011、0010、0001以及LED灭，用或门、非门电路选出最后三秒信号，再与上占空比为1/2的时钟信号即可实现最后三秒响半秒、停半秒的报时功能。
4.6停止电路
使用或门加三态门电路实现计数的自动停止功能。
当计时状态为：
发光二极管灭且7段显示数码管显示为0时，通过或门，三态门控制端为低电平，三态门变为高阻态，74LS192的时钟信号停止，所以计数停止。
4.7总体电路
如图所示，把所有的单元电路按照逻辑关联方式联系在一起，电路便可以从15开始倒计时，并且后三秒半秒响、半秒停，开机或开关可复位。
192的借位端控制发光二极管在192从5到0时发光，所以借位端接JK触发器的CLK端，使其每一次从0到9变化时，都有一次反转来控制二极管；蜂鸣器要求在后三秒半响半停，使用与门电路即可实现。
5实验装调
5.1方法与步骤
按照设计好的的单元电路图连接好每一个单元电路，在调试好每个单元电路后，再把所有的相关的反馈电路联系在一起，按照所设计的总电路图进行连接，最后进行测试以达到最终任务书的要求。
5.2故障及其处理
在实验中我们遇到了许许多多的问题，首先是在仿真中仿真软件的问题，总是不能自动开机复位，在换了仿真软件后问题解决；还有在连接实际电路的时候，倒计时电路总是随机少数字，把逻辑电路检查重新连接了好多遍都无法解决问题，后来在询问过老师和同学后才知道是信号源不够稳定，重新连接信号源后问题解决。
5.3总结和体会
经过三周的努力，我终于完成了课程设计任务。
和同学的合作非常融洽，同时我也体会到了实验中的乐趣。
同时深刻的了解到电源、信号源必须要足够的可靠、稳定，并不是仅仅能工作就行，在我的计数器发生随机少数字的问题是，我曾一直以为是电路的逻辑出了问题，检查了许多遍都没有发现问题所在，百思不得其解，浪费了很多时间，差点就要放弃了，后来通过请教老师才知道是信号源不够稳定，立刻重新连接信号源，故障解除。
在实现电路的自动与手动复位功能时，开始没有一点思路，在课堂上我们都知道JK触发器的清零端可以把输出置为低电平、电容在通电的瞬间开始充电，但是却没有能灵活运用，经过老师的讲解，把开关、电阻、电容巧妙的连接，在通电瞬间，由于电容的充电，该点的电位从低电平缓慢的转换到高电平，上电复位完成；在按动开关时，产生一个下降沿触发JK触发器，使状态电路改变，简单的实现了电路的手动复位功能。
这就是怎样把在课堂所学的知识运用于具体实践中。
在这次课程设计中我受益匪浅，提高了我独立分析、思考与解决实际问题的能力。
致谢
附1、元器件清单
名称
规格
数量
电容
4.7uF1000uF2.2uF100uF10uF10nF1uF
7
电阻
68K68K1k1k
4
电位器
10K
1
二极管
2
555振荡器
1
7805
1
74ls192
1
74ls47
1
74ls112
1
74ls04
1
74ls32
1
74ls21
1
74ls126
1
蜂鸣器
1
Led发光二极管
1
7段数码显示管
共阳
1
变压器
1
整流桥
1
附2、集成电路芯片管脚图
74ls126
74ls21
74ls32
74ls47
74ls126
74ls192
74ls112
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