可調延時電路設計

1、成績課程設計說明書題 目： 可調延時電路設計 課程名稱： 數(shù)字電子技術 學 院：電子信息與電氣工程學院 學生姓名： 學 號： 201102010063 專業(yè)班級： 自動化2011級2班 指導教師： 張修太 2013年6月7日10課 程 設 計 任 務 書設計題目可調延時電路設計學生姓名翟英博所在學院電子信息與電氣工程學院專業(yè)、年級、班自動化11級2班設計要求： 1.設計制作一個可調延時電路； 2.用5V電源供電； 3.通過電位器調節(jié)延時時間，延時時間可調范圍為010分鐘； 4.用按鍵觸發(fā)電路產生延時； 5.用LED燈指示延時狀態(tài)，LED燈亮，延時開始，LED燈滅，延時結束。主要元件：555定時

2、器、電位器、LED、按鍵、74LS00學生應完成的任務：1.用multisim軟件設計與仿真電路；2.用Altium Designer軟件設計原理圖；3.用Altium Designer軟件設計PCB板；4.制作PCB板，并安裝調試；5.書寫課程設計報告。參考文獻：1 秦長海，張?zhí)禊i，翟亞芳.數(shù)字電子技術M.北京大學出版社,2012.10.2 童詩白，華成英.模擬電子技術基礎M.四版.高等教育出版社,2006.5.3 邱關源.電路M.五版.高等教育出版社.2006.4 彭介華.電子技術課程設計指導M.高等教育出版社.2008.125 陳大欽.電子技術基礎實驗-電子電路實驗、設計、仿真M.高等教

3、育出版社.2000.1工作計劃： 5月2730號完成電路原理圖設計；5月30-31號完成PCB板設計；6月35號完成PCB板制作并安裝調試；6月57號書寫課程設計報告并提交。任務下達日期： 2013年 5 月20日任務完成日期： 2013年 6 月7 日 指導教師（簽名）： 學生（簽名）：可調延時電路設計摘 要：設計了一個可調延時電路，通過調節(jié)電位器來改變延遲時間的長短，通過測量LED亮的時間來確認延時時間，設計延時范圍為0-10s。該電路由555定時器、電位器、LED、按鍵、電阻、電容和5V電源構成。在本此次設計中通過Multisim仿真、Altium Designer設計原理圖和制作PCB

4、板，完成了可調延時電路的課程設計任務，能夠實現(xiàn)0-10s的延時功能。關鍵詞：可調延時；555定時器；按鍵觸發(fā)；電路仿真目 錄1. 設計背景31.1 數(shù)字電路系統(tǒng)和數(shù)字電路的定義和組成31.2 可調延時電路的作用及基本構成32. 設計方案32.1 任務分析32.2 方案論證33 方案實施43.1 原理圖設計43.2 P C B制作53.3 安裝與調試54. 結果與結論65. 收獲與致謝76. 參考文獻77. 附件77.1 電路原理圖77.2 P C B布線圖87.3 元器件清單81. 設計背景1.1 數(shù)字電路系統(tǒng)和數(shù)字電路的定義和組成數(shù)字電路系統(tǒng)一般包括輸入電路、控制電路、輸出電路、時鐘電路和電

5、源等。輸入電路主要作用是將被控信號轉換成數(shù)字信號，其形式包括各種輸入接口電路。比如數(shù)字頻率計中，通過輸入電路對微弱信號進行放大、整形，得到數(shù)字電路可以處理的數(shù)字信號。模擬信號則需要通過模數(shù)轉換電路轉換成數(shù)字信號再進行處理。在設計輸入電路時，必須首先了解輸入信號的性質，接口的條件，以設計合適的輸入接口電路。數(shù)字電路是用數(shù)字信號完成對數(shù)字量進行算術運算和邏輯運算的電路，又叫數(shù)字系統(tǒng)。由于它具有邏輯運算和邏輯處理功能，所以又稱數(shù)字邏輯電路?，F(xiàn)代的數(shù)字電路由半導體工藝制成的若干數(shù)字集成器件構造而成。邏輯門是數(shù)字邏輯電路的基本單元。存儲器是用來存儲二值數(shù)據的數(shù)字電路。從整體上看，數(shù)字電路可以分為組合邏輯

6、電路和時序邏輯電路兩大類。1.2 可調延時電路的作用及基本構成 在數(shù)字電路設計中優(yōu)勢需要把一個信號延時一段時間再和另一信號作用?？烧{延時電路是通過按鍵觸發(fā)，使得電路信號得到延遲。核心器件是555定時器，由一個LED燈表現(xiàn)出延時時間。2.設計方案2.1任務分析 根據課程設計要求，分析可知，可調延時電路是由555定時器、電阻、電容、LED燈、電位器和按鍵所組成。接通5V直流電源后通過按動按鍵觸發(fā)，輸出為1使得LED燈發(fā)亮，過幾秒后輸出變?yōu)?，此時LED燈熄滅。從而實現(xiàn)延時效果。2.2 方案論證 在可調延時電路中，需要體現(xiàn)電路的延時功能。由按鍵觸發(fā)，在發(fā)光二極管上表現(xiàn)出延時功能,發(fā)光二極管亮時延時開

7、始，熄滅時延時結束。電路結構框圖如圖1所示。 按動按鍵 L E D 亮LED滅接通5V電源 圖1 電路結構框圖3. 方案實施3.1 原理圖設計555集成時及電路是一種數(shù)字、模擬混合型的中規(guī)模集成電路，可連接成多諧振蕩電路，產生單位脈沖，用于觸發(fā)計數(shù)器。555定時器的邏輯符號圖如圖2所示。圖2 555定時器的邏輯符號圖當按下按鍵K時，電容C1接地導致電容的電壓下降，電容電壓的下降導致2腳電壓下降到小于1/3 VCC，此時電源給C3充電，導致6腳電壓慢慢上升，經過t=(R2+R3)C1*ln3時間后上升到大于2/3 VCC時，3腳輸出為“0”，LED燈熄滅，此時6腳電壓又下降到

8、0，因為按鍵已經松開，2腳電壓為VCC，繼續(xù)保持LED燈不亮。   接通電源后LED不亮，按一下按鍵后LED燈亮幾秒后熄滅，不按按鍵時LED不亮。  按照電路圖在仿真軟件Multisim上一一選擇各器件并進行連接，將電路在Multisim上連接好后，為各個電阻和電容選取適當值，然后打開Multisim的開關。看是否符合電路設計的功能。設計可調延時電路原理圖如圖2所示 圖2 可調延時電路原理圖3.2 P C B制作在原理圖設計無誤的情況下，通過Altium Designer軟件進項PCB板的設計。在布線前要完成對電路圖各元件的封裝。在封裝時，要注意，因為對

9、于同一個元件可能又多種封裝方式。封裝時根據所給元件的類型選擇合適的封裝對各個元件進行封裝。封裝完成后，把原理圖導入PCB板。導入PCB板后，再對元件的位置重新手動擺放，使盡量少的線重疊，以減少布線時的跳線出現(xiàn)。PCB板如圖3所示3.3 安裝與調試在安裝時要注意電容和發(fā)光二極管有沒有插反。安裝好所有的器件后開始焊接，焊接完后按照電路圖逐一檢查電路有沒有漏焊的問題，接下來用萬用表逐一檢查有沒有虛焊或線路斷路或線路短路。在線路沒有問題的情況下連接電源調試，之后用電源逐個模塊進行檢查。加入5V電壓后看能否正常工作。在安裝調試時我沒能按照正確的步驟執(zhí)行，使得安裝過后無法實現(xiàn)延時功能，之后經過多次檢查與修

10、改，成功完成安裝與調試任務。 圖3 PCB圖4. 結果與結論 我們首先在Multisim軟件上進行電路的設計，設計好后進行仿真。經過仿真后發(fā)現(xiàn)按動觸動開關S之后發(fā)光二極管沒能正常發(fā)光，之后發(fā)現(xiàn)原來是有一個電阻沒能連接到正確的線路上。經過改正，再次仿真后得到了正確的電路原理圖。之后利用Altium Designer軟件進行PCB的設計與封裝。經過調整各元件的位置，設計好了PCB板，并沒有一條跳線。但制作好PCB板后接通電源按動觸動開關后發(fā)光二極管無法發(fā)光。之后查看原理圖，發(fā)現(xiàn)電源與六角開關接線錯誤，Header2應該接六角開關的1、6接頭，3接VCC、4接地，而之前設計的是3、6接header2

11、，2接VCC，4接地。還有一處錯誤就是輸入的一直是高電平，輸出為低電平，二極發(fā)光管無法發(fā)光，沒辦法實現(xiàn)延遲功能。所以在原理圖上進行了修改，把C1和R1刪除了。同時PCB板也進行了正確的修改。但是PCB版型已經制作好。所以只好用跳線或者焊錫來代替導線進行修改。修改過后，發(fā)光二極管還是不亮。后來經過老師的測試發(fā)現(xiàn)，原來是發(fā)光二極管接反了，后又把二極管正確接上。5. 收獲與致謝經過兩個星期的課程設計，我收獲了很多。不僅培養(yǎng)了我的理論聯(lián)系實踐能力，也提高了專業(yè)實踐技能；通過實踐加深了關于數(shù)字電子技術理論知識的理解，通過自己動手設計掌握數(shù)字電路的一般設計方法，培養(yǎng)了初步的獨立設計能力。也提升了自己的動手

12、能力。掌握了PCB、multisim、proteus等電路仿真軟件的應用，掌握了數(shù)字電路的安裝與調試的一般方法。為專業(yè)課學習和從事科學研究打下良好的基礎。對學習產生了更大的興趣。在設計過程中我也感到了自己的能力不足，在設計時沒有按照要求嚴格執(zhí)行，一開始的原理圖都弄錯，導致后面制作PCB板時產生了很多問題，所以今后做事一定要認真仔細，把每一步都走好，不要再馬虎大意，要有耐心的去解決問題。在本次課程設計中，我要感謝我的指導老師張修太老師，在設計過程中，老師給我們講解一些關于設計電路的知識和注意事項。不懂的時候問老師老師也耐心的給我解決問題。在我的PCB板一次一次的修改過程中是老師一次一次的耐心指導

13、才能使我能夠完成任務。隨意要感謝老師的指導。6. 參考文獻1 秦長海，張?zhí)禊i，翟亞芳.數(shù)字電子技術M.北京大學出版社,2012.10.2 童詩白，華成英.模擬電子技術基礎M.四版.高等教育出版社,2006.5.3 邱關源.電路M.五版.高等教育出版社.2006.4 彭介華.電子技術課程設計指導M.高等教育出版社.2008.125 陳大欽.電子技術基礎實驗-電子電路實驗、設計、仿真M.高等教育出版社.2000.17. 附件7.1 電路原理圖電路原理圖如圖4所示。 圖4 可調延時電路原理圖7.2 PCB布線圖PCB布線圖如圖5所示。7.3 元器件清單元器件清單如表1所示。表1 元器件清單名稱功能個數(shù)按鍵觸發(fā)開關1555定時器定時1電位器100K1電阻20K210