可预置定时显示报警系统的设计.docx
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可预置定时显示报警系统的设计
本科毕业论文
题目：
可预置定时显示报警系统的设计
学院：
物理与电子信息学院
专业：
电子科学与技术
年 级：
07电子2班
姓名：
指导教师：
完成日期：
2011年6月3日
中文摘要……………………………………………………………………………1
英文摘要……………………………………………………………………………2
引言…………………………………………………………………………………3
1总体设计…………………………………………………………………………3
2单元电路设计……………………………………………………………………3
2.1控制电路………………………………………………………………………3
2.2秒脉冲发生电路………………………………………………………………5
2.3定时电路………………………………………………………………………8
2.3.1计数电路……………………………………………………………………8
2.3.2存储电路…………………………………………………………………10
2.4译码显示电路………………………………………………………………11
2.4.1数码管……………………………………………………………………11
2.4.2译码驱动器………………………………………………………………12
2.5报警电路……………………………………………………………………14
3整体电路………………………………………………………………………14
4结语……………………………………………………………………………16
参考文献…………………………………………………………………………17
致谢………………………………………………………………………………18
个人简历…………………………………………………………………………19
摘要
随着现代电子技术的发展，有关定时方面的产品越来越丰富。
本文基于数字集成电路设计了一定时器，具有可预置时间，显示，报警的功能。
文章详细介绍了定时器各个组成部分选择及使用方法，系统各部分的工作原理。
由振荡器产生周期1秒的方波，分别用来加计数，通过计数器后输出BCD码，BCD码经过译码器翻译在显示器上进性显示。
首先，根据设计要求，设计电路原理方框图，然后，通过对电路原理的分析，对电路元件进行选择并设定相应的电图元件参数，最后，设计电路的接线图并对整个系统进行功能测试。
整个系统通过划分，形成了多个简单的部分，使得复杂的系统得以简化。
关键词：
定时器；集成电路；可预置时间；报警。
Abstract
Alongwiththemodernelectronictechnologydevelopment,therelatedaspectproductmoreandmoreisfixedtimerich.Thisarticlehasdesignedatimerbasedonthedigitalintegratedcircuit,hasmayinitializethetime,demonstrated,reportstothepolicefunction.Thearticleindetailintroducedthetimereachconstituentchoiceandtheapplicationmethod,thesystemvariouspartofprincipleofwork.square-wave,hecycleof1second,bytheoscillator,wereusedtoincreasecountbythecounteraftertheoutputBCDcode,BCDcodereadencodermonitorsprogressofthetranslationintheshow.First,accordingtodesignstherequest,designsthecircuitryblockdiagram,then,throughtothecircuitryanalysis,carriesonthechoiceandthehypothesiscorrespondingelectrographpartparametertothecircuitelement,finally,designstheelectriccircuitthewiringdiagramandcarriesonthefunctiontesttotheoverallsystem.Theoverallsystemthroughthedivision,hasformedmanysimpleparts,causesthecomplexsystemtobeabletosimplify.
KeyWords：
timer;integratedcircuit;presettime;alarm.
引言
我们在日常生活中，经常碰到一些需要定时的事情，例如：
印相或放大照片，需要定在零点几秒的时间，洗衣机洗涤衣物需要定在几分钟到几十分钟的时间，电风扇需要定在数十分钟的时间。
完成这种定时的定时器有多种多样，在家用电器中采用机械定时器就是根据一般上弦钟表原理设计的，这种定时器虽然结构简单，成本低，维修也比较方便，但是它的触头频繁接触和断开，大大的缩减了它的使用寿命，也不利于进一步全自动化。
在电子技术突飞猛进的今天，电子定时器一定会逐步取而代之，这是不言而喻的。
1总体设计
设计此定时器，可以预置时间。
其最大定时时间为99秒，计数时采用正计时的方式并通过2位LED数码管显示。
当时间计满时，驱动发光二极管报警。
整个系统通过划分，形成了多个简单的部分，使得复杂的系统得以简化。
这一系统具体分为五大主要部分：
控制电路、秒脉冲发生器、定时电路、译码显示电路、报警电路。
秒脉冲发生器提供时间信号，定时电路由计数和存储电路共同实现定时功能，他们互相之间配合起来组成整个系统，实现数字定时开关的功能。
如图1所示。
图1总体设计框图
Figure1Overalldesigndiagram
2单元电路设计
2.1控制电路
该部分主要由按键组成，利用按键控制各集成电路的控制引脚或信号通路达到控制目的。
通过切换集成电路引脚的电平实现各种功能。
如图2所示。
图2控制电路
Figure2steeringcircuit
保存键：
键入，会接通高电平到连接的存储电路，实现保存。
C3和R3构成RC回路，利用在上电后对电容充电过程，在电阻上产生的高电平脉冲控制存储电路，实现上电存储初始化，存储的数为00。
电容与电阻间的节点上的电压如图3所示。
图3上电初始化示意图
Figure3Schematicdiagramofpower-oninitialization
脉冲宽度由RC的充电时间决定，只要小于最小计数时间1s,大于用于存储的74LS373芯片信号的建立时间30ns即可。
74LS373输入高电平电压最低为2V，输入低电平电压最高为0.8V，粗略计算，取10μF电容1KΩ电阻，计算得RC=10ms,即在上电10ms后，电容上将充有63.2%的电源电压，电容与电阻间的节点上的电压从Vcc下降到（1-63.2%）Vcc=1.84V，足以满足要求。
复位键：
连接到计数电路的复位端，接通高电平，即可实现复位。
暂停键：
通过切断时钟信号源，实现暂停。
有两种情况可以暂停，按动开关或者定时时间到。
7400上的一个与非门在这里作为开关使用，在定时时间未到时，与非门的输出与时钟信号反相，随着时钟信号变化而变化；当定时时间到，来自报警电路的低电平信号与时钟信号输入与非门，无论时钟信号的电平如何，与非门输出都为高电平，达到断时钟信号源实现暂停的目的。
加减切换键：
连接到计数电路的时钟输入的通道，切换通道即可实现切换加、减计数方式。
置数键：
连接到计数电路的置数端，接通低电平，即可实现置数，数值由存储电路决定。
同时也连接到报警电路的复位端，实现置数的的同时解除报警。
2.2秒脉冲发生电路
秒脉冲发生电路的核心是555集成电路。
因输入端设计有三个5kΩ的电阻而得名。
555定时器可以说是模拟电路与数字电路结合的典范。
555是一个用途很广且相当普遍的计时IC，只需少数的电阻和电容，便可产生数位电路所需的各种不同频率之脉冲信号。
NE555是其中的一款产品。
NE555的特点有：
1.只需简单的电阻器、电容器，即可完成特定的振荡延时作用。
其延时范围极广，可由几微秒至几小时之久。
2.它的操作电源范围极大，可与TTL，CMOS等逻辑闸配合，也就是它的输出准位及输入触发准位，均能与这些逻辑系列的高、低态组合。
3.其输出端的供给电流大，可直接推动多种自动控制的负载。
4.它的计时精确度高、温度稳定度佳，且价格便宜。
NE555引脚位配置如图4所示：
图4NE555引脚图
Figure4NE555pin
Pin1（接地）-地线（或共同接地），通常被连接到电路共同接地。
Pin2（触发点）-这个脚位是触发NE555使其启动它的时间周期。
触发信号上缘电压须大于2/3VCC，下缘须低于1/3VCC。
Pin3（输出）-当时间周期开始555的输出输出脚位，移至比电源电压少1.7伏的高电位。
周期的结束输出回到O伏左右的低电位。
于高电位时的最大输出电流大约200mA。
Pin4（重置）-一个低逻辑电位送至这个脚位时会重置定时器和使输出回到一个低电位。
它通常被接到正电源或忽略不用。
Pin5（控制）-这个接脚准许由外部电压改变触发和闸限电压。
当计时器经营在稳定或振荡的运作方式下,这输入能用来改变或调整输出频率。
Pin6（重置锁定）-Pin6重置锁定并使输出呈低态。
当这个接脚的电压从1/3VCC电压以下移至2/3VCC以上时启动这个动作。
Pin7（放电）-这个接脚和主要的输出接脚有相同的电流输出能力，当输出为ON时为LOW，对地为低阻抗，当输出为OFF时为HIGH，对地为高阻抗。
Pin8（V+）-这是555个计时器IC的正电源电压端。
供应电压的范围是+4.5伏特（最小值）至+16伏特（最大值）。
NE555的内部电路如图5所示
图5NE555的内部电路图
Figure5TheinternalcircuitNE555
555电路的内部电路图如图所示。
它含有两个电压比较器，一个基本RS触发器，一个放电开关TD，比较器的参考电压由三只5KΩ的电阻器构成分压，它们分别使高电平比较器C1同相比较端和低电平比较器C2的反相输入端的参考电平为2VCC/3和VCC/3。
C1和C2的输出端控制RS触发器状态和放电管开关状态。
当输入信号输入并超过2VCC/3时，触发器复位，555的输出端3脚输出低电平，同时放电，开关管导通；当输入信号自2脚输入并低于VCC/3时，触发器置位，555的3脚输出高电平，同时放电，开关管截止。
由此引出功能表如下表1：
表1NE555定时器功能表
输入
输出
阈值输入（vI1）
触发输入（vI2）
复位（）
输出（vO）
放电管T
×
×
0
0
导通
<
<
1
1
截止
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