多用时间控制器.docx

1、多用时间控制器茂 名 学 院课程设计说明书课程名称： 数字电子技术课程设计 题 目： 多用时间控制器 学生姓名： 专 业： 班 级： 学 号： 指导教师： 日 期： 2007 年 7 月 8 日 茂 名 学 院课 程 设 计 任 务 书一、 设计题目 多用时间控制器二、 主要内容及要求 本课题应含数字钟，设计一个可在一天24小时内任意分钟时刻设置存储记忆，并在时钟走到设置时间时输出控制信号，对多路（例如四路）用电器进行开关控制。按照上述要求设计自动打铃器，在上下课时间打铃，铃响时间延续6秒。技术指标及要求：1走时精度，每日误差1秒。2启动控制时间误差不超过1分钟。3控制时间可以任意设置（如铃响

2、时间6秒，音乐声30秒，电饭锅30分）根据设计要求合理选择方案，并完成不少于4000字的设计说明书。三、 进度安排16月20日，老师给出选题内容，课程设计的相关要求，指导时间及任务完成期限。26月23日6月25日，去图书馆和网上查找相关资料，并且构造整个设计思路。36月26日6月30日，选择适当的芯片组合电路，并仿真。47月1日7月6日根据电路的原理写出设计方案。57月7日7月8日设计方案的检查，修正，改进，按要求打印方案。四、 总评成绩 指导教师 学生签名 茂名学院课程设计说明书目 录一设计任务分析 1二总体设计方案 121时、分、秒电路的设计122译码显示电路的设计 2 2. 3校时电路的

3、设计2 2. 4 EPROM存储电路设计4 2 .5定时执行电路的设计5三、实验设备 6四、总结7茂名学院课程设计说明书一、设计任务分析：本课题的基本思路是在设计出一个时钟的基础上，利用储存器设定时间，在设定的时间进行打铃。这个装置在日常生活中用得非常广泛。本课题的重点在存储器、定时单元和执行单元。技术指标及要求：1走时精度，每日误差1秒。2启动控制时间误差不超过1分钟。3控制时间可以任意设置（如铃响时间6秒，音乐声30秒，电饭锅30分）二、总体设计方案：整个思路的框图如下图所示。将标准秒信号送入“秒”计数器，累计60秒发出一个“分”脉冲信号，送到“分”计数器中；分计数器累计60分发出一个“时

4、”脉冲信号，该信号将被送到“时”计数器。“时”计数器采用24进制计数器，实现对一天24小时的显示。EPROM存储电路是根据计时系统输出状态，产生一脉冲信号，然后去触发EPROM存储器实现定时打铃。定时执行器中的定时单元是数字的定时电路。只要适当地改变“与非”门的接法和计数器的位数，就可以改变定时长短，执行单元通过集电极开路“与非”门的输出端，直接接负载继电器控制电子打铃器。1. 时、分、秒电路的设计（1） 秒信号发生器的设计本实验要求每日误差1秒。，可选用1HZ的标准脉冲。 本设计采用555集成定时器组成多谐振荡器产生1Hz的标准脉冲。555定时器与两个电阻和一个电容产生负脉冲序列，得到秒脉冲

5、的信号的电路。令R1=43k，R2=50k，C10uF。（2） 时、分、秒计数器的设计 本实验采用74LS192分别构成60进制和24进制计数器分别作为分秒和时。1）60进制计数器。先将2片芯片连接成100进制计数器，在此基础上，用反馈清零法将高位的QB和QC分别接至俩芯片的Ro，Rl端，在第60个脉冲后，计数器输出为01100000，高位的QB和QC同时为1，再通过一个与门使计数器立即返回到00000000状态。2）24进制的计数器。先将2片芯片连接成100进制计数器，在此基础上，用反馈清零法将高位的QB和低位的QC分别接至俩芯片的Ro，Rl端，在第24个脉冲后，计数器输出为00100100

6、，高位的QB和低位的QC同时为1，再通过一个与门使计数器立即返回到00000000状态。 NE555秒发生器 60进制计数器2.译码显示电路的设计译码电路功能是将“时”、“分”、“秒”计数器的输出译码进行翻译，变成相应的数字。用于驱动LED七段数码管的译码器，常用74LS47来实现。3.校时电路的设计校时电路如图所示，校“秒”时，采用暂停校时方式。将开关1接地，G1的一个输入端接地，另一段输入的埋脉冲信号不能通过G1，此时G1被封锁，秒信号进入不到计数器中，暂停了秒计时器。当秒显示的数值也标准时间秒相同时， 校时时钟仿真电路图1马上接高电位，G1的一个输入端高电位，另一端输入的秒脉冲信号。校“

7、分”和“时”时，采用加速校时方式。校“分”时，使用G2,G3,G4。要进行分校时，将开关2接高电平，由于G2的一个输入端输出高电位，G3输出高电位，G2,G4被导通，秒信号脉冲直接通过G2,G4送到“分”计数器中，“分”计数器以秒的速度计数，当“分”计数器显示的数值与标准时间相同时，2马上接低电平。G2的一个输入端接地，秒信号不能同通过G2，而G2输出端为高电位，是G4的一个输入端为高电位，恢复了G4的导通。G4接受来自秒计数器的进位信号，使分计数器正常工作。同理可得时计数器的校时电路。4.EPROM存储电路设计EPROM有各种类型的产品，右下图是紫外线擦除、电可编程的EPROM2716器件逻

8、辑框图和引脚图。EPROM2716是2118位可改写存储器，有11位地址线A0A10，产生字线为2048条，D7D0是8位数据输出/输入线，编程或读操作时，数据由此输入或输出。CS为片选控制信号，是低电平有效。OE/PGM为读出/写入控制端低电平时输出有效，高电平进行编程，写入数据。 EPROM存储器采用2716EPROM。本设计中使用了他的两种功能，其一，当EPROM2716暂时不工作时，可令PD/PGM1，此时电路处于维持状态；其二，在编程时它又是编程的控制输入。编程时CS1，Vpp25V，编程输入数据采用8位并行输入的方式即D0-D7为输入端，地址及数据电平为TTL电平。当输入数据和写入

9、数据输入未定以后，在PD/PGM端加入一个50ms的正脉冲，输入的数据就写入地址码的指定存储单元。CS为选控制输入，在PD/PGM0的条件下，CS0时刻片被选中，给出地址码后，同地址码所指定单元存储数据被读出，送到数据输出端。对其编程之前，应先定义各输出端的控制对象，本设计只需控制一个对象D0自动打铃。因为2716EPROM有11根地址线，而数字钟“时”，“分”的BCD码输出有13根，所以不能用用每分钟作为EPROM的地址值。因此，要将分计数器的BCD码译成每5分钟变化一次的脉冲，送给EPROM的A0。可由卡诺图化简得A0的连线：由计时系统可得到的EPROM的地址与计时系统输出BCD码对应关系

10、： 根据对应的关系列出时间、地址、输出数据三者的编程表。时间地址二进制数输出数据第一节7：50-8：3500 0111 1010-00 1000 01110000 0001第二节8：45-9：3000 1000 1001-00 1001 01100000 0001第三节9：50-10：3500 1000 1010-01 0000 01110000 0001第四节10：45-11：3001 0000 1001-01 0001 01100000 0001第五节14：30-15：1501 0100 0110-01 0101 00110000 0001第六节15：25-16：1001 0101 010

11、1-01 0110 00100000 0001第七节第八节16：20-17：5001 0110 0100-01 0111 10100000 0001第九节19：40-20：2501 1001 1000-10 0000 01010000 0001第十节20：35-21：2010 0000 0111-10 0001 01000000 00015.定时执行电路的设计（1）定时单元1）按照设计需求，需设计一个定时为6秒的定时电路。由于在本设计中EPROM的地址值每5分钟变化一次，测其对应的输出也将持续5分钟的时间。设计如图所示。当5分钟信号上升沿来时，D触发器的Q端为“1”，定时开始，计数器Cr为“1

12、”开始计数。当计数到6个脉冲（0110）时，“与非”们的输出为“0”，是D触发器复位，定时结束，D触发器输出脉宽为6s。2）本单元也可以采用NE555构成单稳态电路来定时。用这个方法可以灵活地改变定时时间，只要改变NE555外面的电阻值和电容值，但是在实际实验中，确定的某个阻值的电阻是很难找到的，所以实验中采用第一个方法。（2）执行单元。执行单元的任务是将脉冲放大，去驱动控制设备。一般用一二个复合三极管代继电器J，然后有继电器接点接通控制对象，如图所示。三、实验设备名称型号数量10进制计数器74LS1927译码器74LS746振荡器NE5551EPROM存储器27161开关3导线若干LED七段

13、数码管6打铃器1继电器JQX-41与非门CD40111双D触发器74LS741电阻阻值各异的若干电容电容值各异的若干四、总结这个实验的难度比较大。这个实验有前面部分我们可以已经利用学过的知识去做，而且芯片的种类可以选择很多，我选择了74LS192构造时钟，因为这个芯片我以前用过，虽然有双10进制的芯片，但是我不怎么了解它的功能，所以还是选择了74LS192。而后面部分只能靠我们自己去找资料去自学，例如执行单元和EPROM存储器。EPROM2716这个芯片的资料很难找，具体操作的方法不是很懂，我只能在参考文献上所介绍的直接引用，而且在仿真软件上也找不到，所以整个电路无法仿真，只能局部地仿真，再根据理论得出实验要求的结果。参考文献：1电子技术基础（数字部分），康华光 主编，高等教育出版社，2006年。2 伍爱莲 主编电路与电子技术实验教程。湖北：华中科技大学出版社，20063 高吉祥 主编电子技术基础实验与课程设。北京：电子工业出版社， 20024 彭介华 主编电子技术课程设计指导。北京：高等教育出版社， 19975 王久华 主编电工技术与电子技术基础。北京：清华大学出版社， 2005