電子課程設(shè)計(jì)報(bào)告數(shù)字式定時(shí)開關(guān)

1、電子課程設(shè)計(jì)報(bào)告 題目名稱： 數(shù)字式定時(shí)開關(guān) 姓 名：專 業(yè)：電子信息工程班級(jí)學(xué)號(hào)：088208108同 組 人：指導(dǎo)教師： 摘 要 簡(jiǎn)述設(shè)計(jì)思路：本次課設(shè)是設(shè)計(jì)一個(gè)定時(shí)開關(guān)，通過撥碼開關(guān)預(yù)置一個(gè)時(shí)間，通過計(jì)數(shù)器倒計(jì)時(shí)方式進(jìn)行計(jì)數(shù)，當(dāng)?shù)竭_(dá)某一個(gè)時(shí)間時(shí)，發(fā)出一個(gè)信號(hào)，進(jìn)而來控制電器的工作。我們此次的實(shí)驗(yàn)是當(dāng)?shù)褂?jì)時(shí)到0是，一直停留在在0，并且不斷發(fā)出蜂鳴警報(bào)。而且實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程繼電器的控制，用以控制交流家庭220v電器。簡(jiǎn)述設(shè)計(jì)原理：由555組成秒脈沖發(fā)生器，由cd40192構(gòu)成一個(gè)倒計(jì)時(shí)的計(jì)時(shí)器，由一個(gè)共陰led顯示當(dāng)前的時(shí)間，由一個(gè)撥碼開關(guān)（如下圖）預(yù)設(shè)時(shí)間，由蜂鳴器組成報(bào)警電路，當(dāng)計(jì)數(shù)為零時(shí)，蜂鳴

2、器發(fā)出報(bào)警聲音。簡(jiǎn)述設(shè)計(jì)過程：設(shè)計(jì)電路由這幾個(gè)功能模塊組成，在這個(gè)設(shè)計(jì)思想的指導(dǎo)下，運(yùn)用所學(xué)的數(shù)字電路的知識(shí)，并查閱相關(guān)的資料，逐漸解決了了實(shí)踐中出現(xiàn)的各種問題，達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，實(shí)現(xiàn)了功能。 簡(jiǎn)述設(shè)計(jì)感想：課程設(shè)計(jì)實(shí)踐促進(jìn)了對(duì)數(shù)字電路知識(shí)的理解，鍛煉了動(dòng)手能力和獨(dú)立思考能力，促進(jìn)了專業(yè)知識(shí)的學(xué)習(xí)。關(guān)鍵詞： 秒脈沖發(fā)生器、定時(shí)器、bcd碼、譯碼顯示、報(bào)警電路目錄前言···················

3、83;··········································1第一章 設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求·····

4、83;······································2第二章 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案選擇2.1 方案一········&

5、#183;··········································32.2 方案二······

6、;·············································4第三章 系統(tǒng)組成及工作原理 3.1 系統(tǒng)組成·

7、·················································5 3.2

8、工作原理·················································&#

9、183;5第四章 單元電路設(shè)計(jì)、參數(shù)計(jì)算、器件選擇 4.1 控制電路············································&#

10、183;······6 4.2 秒脈沖發(fā)生電路·········································&

11、#183;···64.3 計(jì)數(shù)器·············································

12、;········74.4 譯碼顯示電路········································

13、·······84.5 報(bào)警電路·········································

14、83;·········10第五章 實(shí)驗(yàn)、調(diào)試及測(cè)試結(jié)果與分析································11結(jié)論····

15、3;·················································

16、3;·······12參考文獻(xiàn)·········································

17、3;················12附錄一·································

18、;···························13附錄二······················

19、······································14 前 言隨著電子技術(shù)的發(fā)展,特別是新型集成電路、分立元件的不斷投入市場(chǎng)，使得人們對(duì)電子技術(shù)應(yīng)用的關(guān)注程度已大大超過了電子技術(shù)本身。由于集成電

20、路技術(shù)的諸多優(yōu)點(diǎn)。如省電,計(jì)時(shí)準(zhǔn)確,性能穩(wěn)定，價(jià)格低廉等。在計(jì)時(shí),自動(dòng)報(bào)時(shí)及自動(dòng)控制等領(lǐng)域發(fā)揮著重要的作用,在人們的日常生也愈加離不開數(shù)字化的各種生活用品，電子技術(shù)深入到社會(huì)生活的各個(gè)角落。 工業(yè)生產(chǎn)中許多地方都需要對(duì)電器設(shè)備進(jìn)行自動(dòng)控制，這樣數(shù)字式定時(shí)開關(guān)便顯得特別重要。具有很高的實(shí)用價(jià)值，像現(xiàn)在的一些家電如全自動(dòng)洗衣機(jī)、空調(diào)等都需要實(shí)現(xiàn)開關(guān)定時(shí)控制這樣的功能。還有一些設(shè)備如果在設(shè)計(jì)時(shí)加上數(shù)字定時(shí)技術(shù)便會(huì)更加提高設(shè)備的性能，使之更加自動(dòng)化、智能化。 數(shù)字電子技術(shù)是一門實(shí)踐性和應(yīng)用性都很強(qiáng)的課程，因此在學(xué)習(xí)課程理論知識(shí)的同時(shí)，應(yīng)重視和加強(qiáng)實(shí)踐訓(xùn)練，要注重對(duì)技術(shù)應(yīng)用能力的培養(yǎng)，使理論和實(shí)踐緊密結(jié)

21、合，融為一體，通過本次課程設(shè)計(jì)還學(xué)到了分析、查尋、和排除故障的方法。 第一章 設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求課程設(shè)計(jì)要求基本要求設(shè)計(jì)并制作一數(shù)字定時(shí)開關(guān)，此開關(guān)采用bcd撥盤預(yù)置開關(guān)時(shí)間。其最大定時(shí)時(shí)間為9秒，計(jì)數(shù)時(shí)采用倒計(jì)時(shí)的方式并通過一位led數(shù)碼管顯示。此開關(guān)預(yù)置時(shí)間以后通過另一個(gè)按鈕控制并進(jìn)行倒計(jì)時(shí)，當(dāng)時(shí)間顯示為0時(shí)。開關(guān)發(fā)出開關(guān)信號(hào)，輸出端呈現(xiàn)高電平，開關(guān)處于開態(tài)，再按按鈕時(shí)，倒計(jì)時(shí)又開始，計(jì)時(shí)時(shí)間到驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器報(bào)警。秒脈沖發(fā)生器定時(shí)器譯碼顯示報(bào)警電路控制電路圖 1.1 數(shù)字式定時(shí)開關(guān) 第二章 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案選擇2.1 設(shè)計(jì)方案一：由一個(gè)555芯片及其電容、電阻構(gòu)成一個(gè)多諧振蕩器，通過選定兩個(gè)電阻（47

22、k、50 k）和兩個(gè)（10f，0.01f）電容產(chǎn)生一個(gè)連續(xù)的秒脈沖信號(hào)，作為計(jì)數(shù)器的時(shí)鐘脈沖。根據(jù)最大定時(shí)為9秒，定時(shí)預(yù)置可由四個(gè)單刀雙擲開關(guān)控制輸入電壓。cd40192實(shí)現(xiàn)減計(jì)數(shù)功能，輸入端連四個(gè)開關(guān)，其輸出連cd4511輸入實(shí)現(xiàn)譯碼功能，再由led數(shù)碼顯示。cd40192由置數(shù)端、清除端cr、減法計(jì)數(shù)端cpd控制其功能。當(dāng)時(shí)間顯示為“0”時(shí)，即cd40192輸出為“0000”時(shí)，輸出的四個(gè)低電平經(jīng)門電路得到“1”高電平，加至報(bào)警電路鳴聲報(bào)警。(原理圖見附錄1)2.2方案二圖2.2秒脈沖發(fā)生電路由cd4060構(gòu)成一個(gè)秒脈沖發(fā)生器,作為計(jì)數(shù)器的時(shí)鐘脈沖源。使用價(jià)格低廉的 32768hz 晶體，

23、配套 cd4060 電路，如圖2.2所示電壓范圍為 3 18v，靜態(tài)電流隨電壓提高而上升，在 +5v 供電時(shí)，靜態(tài)電流約 0.25 5ua，主要考慮的是在 3.0v 電池供電時(shí)的停振問題。沒有任何分頻和其他多余器件，本身具有天然的秒閃爍脈沖信號(hào)。主要參數(shù)：供電：dc5v. 其它部分的的電路與方案一的相同。第三章 系統(tǒng)組成及工作原理3.1 系統(tǒng)的組成這一系統(tǒng)具體分為五大主要部分：控制電路、秒脈沖發(fā)生器、定時(shí)器、譯碼顯示電路、報(bào)警電路。這五部分都在整個(gè)電路中起到不可缺少的作用，但又起到各自不同的功能，把他們互相之間配合起來組成整個(gè)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)數(shù)字定時(shí)開關(guān)的功能。秒脈沖發(fā)生器（產(chǎn)生秒脈沖）定時(shí)器（計(jì)時(shí)

24、功能）譯碼顯示（譯碼顯示時(shí)間）報(bào)警電路（定時(shí)報(bào)警功能）控制電路（控制開關(guān)及時(shí)間輸入功能）圖3.1 系統(tǒng)功能組成圖3.2 工作原理本開關(guān)由秒脈沖發(fā)生器、定時(shí)器、譯碼顯示電路、報(bào)警電路以及一些門電路和開關(guān)按鈕組成的控制電路所構(gòu)成的。其工作原理是由555定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩電路作為秒脈沖發(fā)生電路產(chǎn)生一脈沖信號(hào)，將此脈沖信號(hào)輸入計(jì)時(shí)電路，計(jì)時(shí)電路由cd40192構(gòu)成，利用cd40192的減計(jì)數(shù)端進(jìn)行倒計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)范圍是09，由于輸入的脈沖信號(hào)的頻率接近一秒，計(jì)數(shù)器是每秒減一計(jì)數(shù)，再通過cd4511譯碼器進(jìn)行譯碼由led共陰數(shù)碼管顯示。報(bào)警電路可由一個(gè)高電平信號(hào)驅(qū)動(dòng)蜂鳴器報(bào)警。當(dāng)譯碼器的輸出端全為低電平時(shí)

25、，數(shù)碼管上顯示的是“0”。而四個(gè)低電平信號(hào)經(jīng)過一些門電路可以得到一個(gè)高電平來驅(qū)動(dòng)蜂鳴器。這個(gè)高電平還能夠反饋到計(jì)數(shù)器的清零端，使得計(jì)數(shù)器停止計(jì)數(shù)，數(shù)碼管的顯示停留在“0”。用到一個(gè)按鈕開關(guān)控制計(jì)數(shù)器的清零端，使得再按按鈕時(shí)，倒計(jì)時(shí)又開始。完成整個(gè)基本要求。第四章 單元電路設(shè)計(jì)、參數(shù)計(jì)算、器件選擇4.1 控制電路利用cd40192的減計(jì)數(shù)端(q1、q2、q3、q4)進(jìn)行信號(hào)控制，具體見附錄一中的控制電路部分。4.2 秒脈沖發(fā)生電路 圖4.1 秒脈沖發(fā)生器原理圖如上所示： 多諧振蕩器的振蕩周期t1計(jì)算公式為：t1=(r1+2r2)*ln2*c2 各參數(shù)的值：r1=50k r2=47k c2=10f

26、將各參數(shù)的值代入上面的計(jì)算公式得：t1=0.99811s因此就得到了1秒的脈沖。 4.3、計(jì)數(shù)器圖4.3 cd40192引腳圖cd40192為可預(yù)置bcd可逆計(jì)數(shù)器。其引腳圖如圖3.2所示。當(dāng)mr為高電平時(shí),計(jì)數(shù)器置0。為低電平時(shí)，進(jìn)行預(yù)置數(shù)操作，d0d3上的數(shù)據(jù)置入計(jì)數(shù)器中。當(dāng)cpu=“1”時(shí)，在cpd上跳變，計(jì)數(shù)器減一計(jì)數(shù)?？捎芍脭?shù)端和d0d3數(shù)據(jù)輸入端完成數(shù)字定時(shí)功能，在09內(nèi)任意置數(shù)。表43 cd40192的功能表輸入輸出mrcpucpdd3d2d1d0q3q2q1q0100000dcbadcba011加計(jì)數(shù)011減計(jì)數(shù)4.4、譯碼顯示電路譯碼顯示電路選用cd4511進(jìn)行譯碼，選用共陰

27、led數(shù)碼管進(jìn)行顯示。如圖3.3所示2、數(shù)碼顯示譯碼器 （1）七段發(fā)光二極管(led)數(shù)碼管 led數(shù)碼管是目前最常用的數(shù)字顯示器，圖8-2-2-5(a)、(b)為共陰管和共陽管的電路，(c)為兩種不同出線形式的引出腳功能圖。一個(gè)led數(shù)碼管可用來顯示一位09十進(jìn)制數(shù)和一個(gè)小數(shù)點(diǎn)。小型數(shù)碼管（0.5寸和0.36寸）每段發(fā)光二極管的正向壓降，隨顯示光（通常為紅、綠、黃、橙色）的顏色不同略有差別，通常約為22.5v，每個(gè)發(fā)光二極管的點(diǎn)亮電流在510ma。led數(shù)碼管要顯示bcd碼所表示的十進(jìn)制數(shù)字就需要有一個(gè)專門的譯碼器，該譯碼器不但要完成譯碼功能，還要有相當(dāng)?shù)尿?qū)動(dòng)能力。 (a) 共陰連接（“1”

28、電平驅(qū)動(dòng)） (b) 共陽連接（“0”電平驅(qū)動(dòng)）圖 4.4.1 led數(shù)碼管 （2）bcd碼七段譯碼驅(qū)動(dòng)器 此類譯碼器型號(hào)有74ls47（共陽），74ls48（共陰），cc4511（共陰）等，本實(shí)驗(yàn)系采用cc4511 bcd碼鎖存七段譯碼驅(qū)動(dòng)器。驅(qū)動(dòng)共陰極led數(shù)碼管。圖.4.2.2為cd4511引腳排列，其中： 圖 4.4.2 cd4511的引腳圖 a、b、c、d bcd碼輸入端 a、b、c、d、e、f、g 譯碼輸出端，輸出“1”有效，用來驅(qū)動(dòng)共陰極led數(shù)碼管。 測(cè)試輸入端，“0”時(shí)，譯碼輸出全為“1” 消隱輸入端，“0”時(shí)，譯碼輸出全為“0” le 鎖定端，le“1”時(shí)譯碼器處于鎖定（保持

29、）狀態(tài)，譯碼輸出保持在le0時(shí)的數(shù)值，le0為正常譯碼。表4.4.2 cd4511功能表輸 入輸 出ledcbaabcdefg顯示字形××0××××1111111×01××××0000000消隱0110000111111001100010110000011001011011010110011111100101101000110011011010110110110110110001111101101111110000011100011111110111001111001101110100

30、000000消隱01110110000000消隱01111000000000消隱01111010000000消隱01111100000000消隱01111110000000消隱111××××鎖 存鎖存表4.4.2為cd511功能表。cd511內(nèi)接有上拉電阻，故只需在輸出端與數(shù)碼管筆段之間串入限流電阻即可工作。譯碼器還有拒偽碼功能，當(dāng)輸入碼超過1001時(shí)，輸出全為“0”，數(shù)碼管熄滅。 4.5 報(bào)警電路報(bào)警電路選用連接一個(gè)蜂鳴器夠成報(bào)警電路。當(dāng)cd40192的輸出全為“0”時(shí)，經(jīng)過門電路得到一個(gè)高電平驅(qū)動(dòng)報(bào)警電路工作。只要四個(gè)輸出有一個(gè)是高電平則得到的是一個(gè)低電平。到了“0”，蜂鳴器報(bào)警。沒到“0”，不報(bào)警（具體見附錄一的蜂鳴器部分）。第五章 實(shí)驗(yàn)、調(diào)試及測(cè)試結(jié)果與分析 在實(shí)驗(yàn)前夕 整個(gè)課設(shè)過程： 第一堂理論課程之前，選好課題。仔細(xì)分析一下原理，并采用設(shè)計(jì)方案一，進(jìn)行采購元器件。 元器件領(lǐng)回后，根據(jù)原理圖進(jìn)行分析，排版，焊接。 實(shí)驗(yàn)過程中遇到一些問題： 元器件被燒毀。 調(diào)試時(shí)候出現(xiàn)偏差。 等等。等：在焊接完秒脈沖發(fā)生器后，利用示波器檢測(cè)發(fā)出信號(hào)。發(fā)現(xiàn)波形不為脈沖波形，后檢測(cè)出一電阻參數(shù)不符。于是換了另外一個(gè)參數(shù)符合的電阻。調(diào)試直至出現(xiàn)方形脈沖波形。 即將完工時(shí)候，接上電源，電源蜂鳴器響了。有一個(gè)焊點(diǎn)重合了。焊接完后，進(jìn)行預(yù)