数字式定时开关数电课程设计.docx
《数字式定时开关数电课程设计.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《数字式定时开关数电课程设计.docx(10页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
数字式定时开关数电课程设计
长沙学院
数电课程设计说明书
题目
数字式定时开关设计
系(部)
专业(班级)
姓名
学号
指导教师
起止日期
数字电子技术课程设计任务书(14)
系(部):
专业:
指导教师
课题名称
数字式定时开关设计
设计内容及要求
〖基本要求〗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。
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
进行具体设计
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
年月日
长沙学院课程设计鉴定表
姓名
学号
专业
班级
设计题目
指导教师
指导教师意见:
评定等级:
教师签名:
日期:
答辩小组意见:
评定等级:
答辩小组长签名:
日期:
教研室意见:
教研室主任签名:
日期:
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
设计内容及要求
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。
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
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。
计时时间到驱动扬声器报警。
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
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
×
×
×
×
×
×
×
0
0
0
0
0
0
×
×
d
c
b
a
d
c
b
a
0
1
↑
1
×
×
×
×
加计数
0
1
1
↑
×
×
×
×
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
a
b
c
d
e
f
g
显示字形
×
×
0
×
×
×
×
1
1
1
1
1
1
1
×
0
1
×
×
×
×
0
0
0
0
0
0
0
消隐
0
1
1
0
0
0
0
1
1
1
1
1
1
0
0
1
1
0
0
0
1
0
1
1
0
0
0
0
0
1
1
0
0
1
0
1
1
0
1
1
0
1
0
1
1
0
0
1
1
1
1
1
1
0
0
1
0
1
1
0
1
0
0
0
1
1
0
0
1
1
0
1
1
0
1
0
1
1
0
1
1
0
1
1
0
1
1
0
1
1
0
0
0
1
1
1
1
1
0
1
1
0
1
1
1
1
1
1
0
0
0
0
0
1
1
1
0
0
0
1
1
1
1
1
1
1
0
1
1
1
0
0
1
1
1
1
0
0
1
1
0
1
1
1
0
1
0
0
0
0
0
0
0
0
消隐
0
1
1
1
0
1
1
0
0
0
0
0
0
0
消隐
0
1
1
1
1
0
0
0
0
0
0
0
0
0
消隐
0
1
1
1
1
0
1
0
0
0
0
0
0
0
消隐
0
1
1
1
1
1
0
0
0
0
0
0
0
0
消隐
0
1
1
1
1
1
1
0
0
0
0
0
0
0
消隐
1
1
1
×
×
×
×
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