五秒倒計時(伴隨滴滴嘟聲)

1、 電子課程設(shè)計 五秒倒計時（伴隨滴滴嘟聲） 學院：電子信息工程學院 專業(yè).班級： 姓名： 學號： 指導老師：李小松 2013年12月24日目錄一、設(shè)計任務(wù)與要求.- 1 -二、總體框圖.- 1 -三、選擇器件.- 1 -1、定時器555.- 3 - 2、由定時器555組成的多些振蕩器.-5 -3、芯片74LS192.-5 -4、蜂鳴器.- 7 - 5、由計時器555組成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器電路- 8 - 6、控制蜂鳴器的多諧振蕩電路.- 8 -四、功能模塊- 9 -1、脈沖發(fā)出裝置-9 -2、減數(shù)裝置- 9 -3、發(fā)聲裝置- 10 -4、仿真實驗- 11 -五、總體設(shè)計電路圖- 13 -六、設(shè)計心得

2、- 13 -五秒倒計時（伴隨滴滴嘟聲）一、設(shè)計任務(wù)與要求 五秒的倒計時定時器，倒計時要求用數(shù)碼顯示，5，4,3,2,1要求伴隨“滴”聲，0伴隨“嘟”聲。倒計時到零是停止計數(shù)。2、 總體框圖 總體框圖如圖1所示倒計時電路聲音電路一秒脈沖信號 圖1 總體框圖 方案是：在減法電路中，要求五秒倒計時，在開始減數(shù)之前，應置數(shù)為6，隨后減法電路和脈沖電路同時開始工作，所以，一按下開關(guān)，數(shù)碼管應顯示為5，而減到0時應停止，可以通過邏輯電路來實現(xiàn)。伴隨的滴滴滴滴嘟的聲音需要控制流進蜂鳴器的脈沖，要讓脈沖在一秒之內(nèi)，起始為高電平持續(xù)一段時間會變?yōu)榈碗娖?。三、選擇器件 所需元件及其個數(shù)如表1所示表1 所需元件及其

3、數(shù)量元件名稱數(shù)量計時器555374LS1921四管腳數(shù)碼管1普通開關(guān)1單刀雙擲開關(guān)1蜂鳴器274LS25（四輸入或非門）174LS04（非門）1電阻、電容、導線若干- 2 -1、定時器555 定時器555的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖2所示，功能表如表2所示。它含有兩個電壓比較器，一個基本RS觸發(fā)器，一個放電開關(guān)，比較器的參考電壓有三個5K的電阻構(gòu)成分壓，它們分別使比較器1同向輸入端端和比較器2的反向輸入端的參考電壓為三分之二倍的和三分之一倍的。兩個比較器的輸出端控制RS觸發(fā)器的狀態(tài)和放電管開關(guān)狀態(tài)。當輸入信號超過三分之二倍的時，觸發(fā)器復位，輸出端輸出低電平，同時放電，開關(guān)管導通，當信號從二管腳輸入并低于三分

4、之一倍的時，觸發(fā)器置位，輸出端輸出高電平，同時放電，開關(guān)管截止。在復位端加低電平信號，鎖存器復位，可以是輸出端輸出低電平。正常工作時，輸出端輸出高電平，符號圖如圖3所示。 圖2 計時器555的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 圖3計時器555的符號圖 表2 計時器555的功能表 輸入各級輸出Q1狀態(tài)觸發(fā)器輸出輸出00低導通1010低導通1001高截止1100高截止1110不變不變2、由定時器555組成的多諧振蕩器 接下來定時器555外加一些電源電阻即可實現(xiàn)發(fā)出一秒為周期的脈沖信號，即多諧振蕩器。如圖4所示，由定時器555構(gòu)成的多諧振蕩器周期計算公式為 ：。根據(jù)實際情況，R1選10K，R2選10K，C1選F，C2選F，

5、即可保證該多諧振蕩器的周期為一秒。用示波器觀察可驗證。 圖4 由計時器555組成的多諧振蕩電路 3、芯片74LS192 減法電路是用74LS192芯片來實現(xiàn)，芯片符號圖如圖5所示，邏輯功能表如表3所示,LOAD端為置數(shù)端，且低電平有效，置數(shù)端有效時，輸出端QA.QB.QC.QD.接四管腳的數(shù)碼管顯示，會出現(xiàn)DCBA十六進制對應的十進制數(shù)。CLR為清零端，高電平有效，若輸入高電平，輸出無論以前是什么狀態(tài)，一律清零。一對CP端，要接脈沖信號，UP代表，在遇到上升沿時，輸出會在本來的數(shù)字上加一，DOWN代表，在遇到上升沿時，輸出會在本來的數(shù)字上減一。BO端為借位輸出端，即，當輸出為零時，再執(zhí)行減法時

6、需要借位，此時BO端輸出低電平，同理，CO端為進位端，當輸出為九時，在執(zhí)行加法需要進位，此時進位端輸出低電平。要注意的是，這三類端子的優(yōu)先級別為：清零端大于置數(shù)端大于時鐘信號，我們應逐級考慮，另外我們只會用到其中一種運算，要用減法，UP端須接高電平。前面的一秒脈沖信號應該接在DOWN端。LOAD端要置數(shù)，題目要求為五秒倒計時，再考慮脈沖信號，這里應置數(shù)為6，另外必須要脈沖信號與減法同時開始，這樣，脈沖送過來的第一個上升沿。會使74LS192輸出為5，隨后逐級遞減。當顯示0時，我們想要停止計數(shù)，有兩種方法，一種是通過邏輯電平輸入清零端，使其輸出清零，另一種，是通過置數(shù)端來置數(shù)為零，很顯然，第一種

7、更簡單可行。清零端為高電平有效，而我們已知，當輸出為零時，再執(zhí)行減法輸出變九時，借位端會輸出一個低電平，所以這里加一個非門，再接到清零端，同時也滿足優(yōu)先級別，清零后其余信號失去作用。至此，減法電路已經(jīng)完成。接下來考慮聲音電路。 圖5 74LS192的符號圖 表3 74LS192的邏輯功能表輸入輸出功能CPuCPdCRD0 D1 D2 D3 Q0 Q1 Q2 Q31 0 0 0 0清零00 A B C D A B C D置數(shù)上101加1上01減1101保持4、蜂鳴器 蜂鳴器需要的是一秒為周期，起始為高電平，在一秒內(nèi)會由高變低，保持低電平直到下一秒開始變高電平，循環(huán)起來。還需要用到QA.QB.QC

8、.QD，于是聯(lián)想到單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路，來調(diào)整多諧振蕩器的工作狀態(tài)，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和多諧振蕩器都可以用555芯片外加一些電容電阻來組成，電路及連接如圖6所示。 圖6 蜂鳴器的連接電路 5、由計時器555組成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器電路 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的特點是電路有一個穩(wěn)定狀態(tài)和一個暫穩(wěn)狀態(tài)，在觸發(fā)信號作用下，電路將由穩(wěn)態(tài)翻轉(zhuǎn)到暫穩(wěn)態(tài)，暫穩(wěn)態(tài)不會長久保持，由于電路中RC延遲環(huán)節(jié)的作用，經(jīng)過一段時間，電路會自動返回穩(wěn)態(tài)，在輸出端獲得一個脈沖寬度為tw的矩形波。在單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器中，就是暫穩(wěn)態(tài)的維持時間，其長短取決于電路的參數(shù)值。的計算公式為：。6、控制蜂鳴器的多諧振蕩器 多諧振蕩器的電阻還有電容值的大小與剛開始的多諧振蕩

9、器值一致。單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的輸出端是與多諧振蕩器的復位端相連的，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器在狀態(tài)“5.4,3,2,1,”時，復位端應該接高電平，使多諧振蕩器正常工作，所以應該不使單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器觸發(fā)，所以單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的輸入端應該為低電平，所以與74LS192之間應該用一個四輸入的或非門，當輸出零時，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器觸發(fā)，使得后級多諧振蕩器復位，就輸出低電平，所以多諧振蕩器的輸出可以接高頻率的蜂鳴器發(fā)出“滴”的聲音，輸出波形可以用示波器來檢測。在輸出零時，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的輸出為低電平，我們需要找個高電平,可以在單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的輸出連接一個非門再連接低頻率的蜂鳴器來發(fā)出“嘟”的聲音。至此電路設(shè)計完畢。 四、功能模塊1、脈沖發(fā)出

10、裝置 脈沖發(fā)出裝置如圖7所示，該裝置能夠發(fā)出周期為一秒的脈沖，并用開關(guān)控制使脈沖和減法同時運行。圖7 脈沖發(fā)出裝置2、減數(shù)裝置 減數(shù)裝置如圖8所示，主要元件為74LS192芯片，芯片在脈沖信號作用下執(zhí)行減法運算，在數(shù)碼管上顯示倒計時，并用借位端控制清零。多諧振蕩器的輸出應與74LS192的DOWN管腳連接。圖8 減法裝置3、發(fā)聲裝置 發(fā)聲裝置如圖9所示，由蜂鳴器發(fā)出滴滴滴滴和嘟的聲音。由計數(shù)器555組成的多諧振蕩電路和單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器來控制流進蜂鳴器的信號。 圖9 發(fā)聲裝置4、仿真實驗 仿真實驗，第一模塊的輸出用示波器觀察，如圖10所示，有較小的誤差。第二模塊的輸出可以直接看出，數(shù)碼管從5遞減到0

11、然后保持為零。第三模塊在蜂鳴器兩端接示波器，如圖11所示，與數(shù)碼管顯示對應著看，可以看出在數(shù)字變化的瞬間，示波器會由低變高，過一段時間，會返回低電平狀態(tài)，然后下次數(shù)字變化時也是如此，在高電平時蜂鳴器會“滴”的響，示波器接在“嘟”蜂鳴器兩端時，只有在變零時會變?yōu)楦唠娖剑瑫班健钡捻憽７抡骝炞C完畢。 后來老師還要求我們?nèi)プ隽擞布嶒?，我們也都是想去做的，然后到了實驗室，老師給了我們需要的儀器，各種元件，我們就開始按照設(shè)計好的電路連起來，大家都熱火朝天，特有氣氛，也有很多人抱怨，電腦仿真沒有問題，但硬件實驗就是沒有應該有的效果，我也遇到了這樣的問題，我知道了實際上的東西與仿真的結(jié)果不一定是一樣的，也許有很多誤差。 圖10 一秒脈沖多諧振蕩器的驗證 圖11 流入“滴”聲蜂鳴器的信號5、 總體設(shè)計電路圖總體設(shè)計電路圖如圖12所示圖12 總體設(shè)計電路圖 六、設(shè)計心得 這是我第一次做比較完整的數(shù)電設(shè)計，方案應該有很多種，我只做了其中很簡單的