順序定時(shí)電路

1、武漢理工大學(xué)專(zhuān)業(yè)課程設(shè)計(jì)（一）課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)順序定時(shí)控制電路設(shè)計(jì)1 技術(shù)指標(biāo) 用直流可調(diào)穩(wěn)壓電源一臺(tái)、萬(wàn)用表一塊、面包板一塊、元器件若干、剪刀、鑷子等必備工具。設(shè)計(jì)一個(gè)三級(jí)順序定時(shí)控制電路，可用于程序定時(shí)控制，使三級(jí)定時(shí)順序觸發(fā)，控制定時(shí)時(shí)間可調(diào)。2 設(shè)計(jì)方案及其比較 根據(jù)要求設(shè)計(jì)出三種方案，內(nèi)容如下。2.1 方案一 利用74ls290計(jì)數(shù)器來(lái)完成脈沖整數(shù)倍的定時(shí)。74ls290功能表如表1，引腳圖如圖1，組成的工作電路如圖2。表1 74ls290功能表窗體頂端復(fù)位輸入窗體底端置位輸入時(shí)鐘輸出r0(1)r0(2)s9(1)s9(2)cpq0q1q2q3110××0000&#

2、215;0××11×1001×0×0計(jì)數(shù)0×0×計(jì)數(shù)0××0計(jì)數(shù)×00×計(jì)數(shù) 窗體底端圖1 74ls290引腳圖圖2 工作電路工作原理：（工作電路中cpu，cpo，rd1，rd2，ld1，ld2分別是引腳圖中的cp0，cp1，r0(1)，r0(2)，s9(1)，s9(2)）開(kāi)始時(shí)從k處輸入低電平使三個(gè)74ls290清零，之后k輸入高電平開(kāi)始工作。在輸入脈沖周期第一個(gè)10倍時(shí)間內(nèi)a處始終輸出高電平，之后由第一個(gè)與非門(mén)輸出的低電平將第一個(gè)74ls290的脈沖關(guān)在與門(mén)外，使其得不到觸發(fā)從而停

3、止計(jì)數(shù)，同時(shí)第一個(gè)與非門(mén)輸出的低電平進(jìn)過(guò)一個(gè)非門(mén)得到高電平將第二個(gè)74ls290的脈沖與門(mén)打開(kāi)，第二個(gè)74ls290計(jì)數(shù)器開(kāi)始計(jì)數(shù)，與前一個(gè)相同，在第二個(gè)10倍于脈沖周期的時(shí)間內(nèi)b處始終輸出高電平，并以相同的方法定時(shí)并接通第三個(gè)74ls290計(jì)數(shù)器,使c在第三個(gè)10倍于脈沖周期的時(shí)間始終輸出高電平。2.2 方案二利用555定時(shí)器組成的單穩(wěn)態(tài)電路完成定時(shí)功能。工作圖如圖3。圖3 555定時(shí)器組成的工作電路工作原理：由555定時(shí)器先組成單穩(wěn)態(tài)電路，通過(guò)c和r的值控制電路停留在暫態(tài)的時(shí)間來(lái)達(dá)到定時(shí)的功能。an處觸發(fā)第一個(gè)單穩(wěn)態(tài)電路在暫態(tài)時(shí)間內(nèi)輸出1始終處于高電平，當(dāng)暫態(tài)結(jié)束時(shí)3端變?yōu)榈碗娖酵ㄟ^(guò)一個(gè)積

4、分器將下降沿積分成一個(gè)負(fù)脈沖，使第二個(gè)單穩(wěn)態(tài)電路開(kāi)始進(jìn)入暫態(tài)，在第二個(gè)單穩(wěn)態(tài)電路處于暫態(tài)階段輸出2始終處于高電平，同第一個(gè)一樣暫態(tài)結(jié)束時(shí)3端變?yōu)榈碗娖酵ㄟ^(guò)一個(gè)積分器將下降沿積分成一個(gè)負(fù)脈沖，使第三個(gè)單穩(wěn)態(tài)電路開(kāi)始進(jìn)入暫態(tài)，同樣第三個(gè)單穩(wěn)態(tài)電路處于暫態(tài)階段輸出3始終處于高電平。其中三個(gè)定時(shí)時(shí)間分別為t11.1ca*rpa，t2=1.1cb*rpb，t3=cc*rpc。2.3 方案三 由556定時(shí)器是由兩個(gè)555定時(shí)器組成的，可以得到一個(gè)簡(jiǎn)化元件的新方案。其中556定時(shí)器引腳圖如圖4，工作電路如圖5。 圖4 556定時(shí)器引腳圖圖5 555和556組成的工作電路工作原理：556的功能與555相同（內(nèi)

5、含兩個(gè)555定時(shí)器），an處觸發(fā)第一個(gè)單穩(wěn)態(tài)電路在暫態(tài)時(shí)間內(nèi)a處始終處于高電平，當(dāng)暫態(tài)結(jié)束時(shí)3端變?yōu)榈碗娖酵ㄟ^(guò)一個(gè)積分器將下降沿積分成一個(gè)負(fù)脈沖，傳給556定時(shí)器的6端，通過(guò)其內(nèi)部的第一個(gè)555定時(shí)器組成的單穩(wěn)態(tài)電路完成第二次定時(shí)功能，暫態(tài)時(shí)間內(nèi)b處始終處于高電平，當(dāng)暫態(tài)結(jié)束時(shí)5端變?yōu)榈碗娖酵ㄟ^(guò)一個(gè)積分器將下降沿積分成一個(gè)負(fù)脈沖，傳給556定時(shí)器的8端，使556定時(shí)器內(nèi)部的第二個(gè)555定時(shí)器組成的單穩(wěn)態(tài)電路進(jìn)入暫態(tài)，暫態(tài)時(shí)間內(nèi)c處始終處于高電平。其中三個(gè)定時(shí)時(shí)間分別為t11.1c0*rpa，t2=1.1c1*rpb，t3=c2*rpc。2.4 方案比較 三個(gè)方案均可以完成三次順序定時(shí)功能，方案

6、一完成的定時(shí)時(shí)間只能是脈沖周期的整數(shù)倍，雖然可以通過(guò)改變q0到q3的連線(xiàn)，使其組成不同進(jìn)制的計(jì)數(shù)器，來(lái)改變定時(shí)時(shí)間，但可操作性較差。方案二通過(guò)555定時(shí)器組成單穩(wěn)態(tài)電路來(lái)完成功能，可以通過(guò)改變滑動(dòng)變阻器的阻值來(lái)改變定時(shí)時(shí)間，可操作性較高。方案三將后面兩個(gè)555定時(shí)器用556定時(shí)器來(lái)代替，大大簡(jiǎn)化了電路，同時(shí)可以通過(guò)改變滑動(dòng)變阻器的阻值來(lái)改變定時(shí)時(shí)間，可操作性更高，但556定時(shí)器的芯片比較難得到。通過(guò)比較方案二實(shí)施起來(lái)較為方便并且能較好完成功能，所以采用方案二作為實(shí)現(xiàn)方案。3 實(shí)現(xiàn)方案參照方案二得到實(shí)現(xiàn)方案的電路圖如圖6。圖6 利用555定時(shí)器組成的實(shí)現(xiàn)方案555定時(shí)器的引腳圖如圖7，功能表如表

7、2。圖7 555定時(shí)器引腳圖輸入輸出閾值輸入觸發(fā)輸入復(fù)位輸出放電管*00導(dǎo)通<vcc2/3<vcc/311截止>vcc2/3>vcc/310導(dǎo)通<vcc2/3>vcc/31不變不變表2 555定時(shí)器功能表由555組成的單穩(wěn)態(tài)電路如圖8。圖8 單穩(wěn)態(tài)電路當(dāng)an按下后，555單穩(wěn)態(tài)電路進(jìn)入暫態(tài)3處輸出高電平，555內(nèi)晶體管截止，ca處開(kāi)始充電。一直充到電壓大于2/3vdd時(shí)，輸出變?yōu)榈碗娖剑?55內(nèi)晶體管導(dǎo)通，ca處開(kāi)始放電，暫態(tài)結(jié)束，此后將一直保持穩(wěn)態(tài)，即輸出為低電平狀態(tài)。暫態(tài)持續(xù)時(shí)間約為1.1ca*rpa。參考圖6可以看出工作電路的工作原理，即an處觸發(fā)第一

8、個(gè)單穩(wěn)態(tài)電路在暫態(tài)時(shí)間內(nèi)輸出1始終處于高電平，此時(shí)燈l1亮，當(dāng)暫態(tài)結(jié)束時(shí)3端變?yōu)榈碗娖?，燈l1滅，并通過(guò)一個(gè)積分器將下降沿積分成一個(gè)負(fù)脈沖，使第二個(gè)單穩(wěn)態(tài)電路開(kāi)始進(jìn)入暫態(tài)，在第二個(gè)單穩(wěn)態(tài)電路處于暫態(tài)階段輸出2始終處于高電平，燈l2亮，同第一個(gè)一樣暫態(tài)結(jié)束時(shí)3端變?yōu)榈碗娖?，燈l2滅，并通過(guò)一個(gè)積分器將下降沿積分成一個(gè)負(fù)脈沖，使第三個(gè)單穩(wěn)態(tài)電路開(kāi)始進(jìn)入暫態(tài)，同樣第三個(gè)單穩(wěn)態(tài)電路處于暫態(tài)階段輸出3始終處于高電平，燈l3亮，等第三個(gè)單穩(wěn)態(tài)電路的暫態(tài)結(jié)束時(shí)，輸出3處輸出低電平，燈l3滅。其中三個(gè)定時(shí)時(shí)間分別為t11.1ca*rpa，t2=1.1cb*rpb，t3=cc*rpc。4 調(diào)試過(guò)程及結(jié)論 組成的

9、電路連線(xiàn)沒(méi)有問(wèn)題，但用5v電壓進(jìn)行測(cè)試時(shí)，l1燈在an按下后亮了一下后面的燈沒(méi)有跟著亮，依次用低電平觸發(fā)后面兩個(gè)555單穩(wěn)態(tài)電路時(shí)發(fā)現(xiàn)l2可以亮，l3也可以亮，這就排除了單穩(wěn)態(tài)電路連線(xiàn)問(wèn)題和燈的問(wèn)題。問(wèn)題關(guān)鍵就在于中間的積分器或者是信號(hào)傳遞過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題。期間一次測(cè)試中發(fā)現(xiàn)燈l1始終亮著，考慮到暫態(tài)時(shí)間與r、c有關(guān)，時(shí)間無(wú)窮可能是r無(wú)窮導(dǎo)致的，于是用萬(wàn)用表測(cè)量第一個(gè)滑動(dòng)變阻器的阻值，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題正是在于此，這個(gè)滑動(dòng)變阻器中間斷路，造成阻值無(wú)窮大，使時(shí)間也無(wú)窮大，燈l1自然不會(huì)滅。排除滑動(dòng)變阻器問(wèn)題后，取下第一個(gè)燈l1，再次按下an發(fā)現(xiàn)l2閃了一下，但l3始終沒(méi)有亮，再取下l2后發(fā)現(xiàn)，在an的觸發(fā)

10、下l3燈也會(huì)閃一下，只是很暗。考慮到燈會(huì)消耗功率問(wèn)題，嘗試著將燈換成小燈，可是效果不好，除了l1亮，l2、l3還是不亮。于是想到了提高電壓來(lái)增大提供的功率，當(dāng)電壓提高到了7至8v時(shí)，不光l1會(huì)亮，l2也會(huì)亮了，但l3卻依然不亮，當(dāng)電壓調(diào)到9v以上時(shí)，555定時(shí)器芯片燒掉了，于是測(cè)試只能連續(xù)測(cè)試兩個(gè)燈。在工作電壓調(diào)至7到8v之間時(shí)，先測(cè)試前兩個(gè)電路，再測(cè)試后兩個(gè)電路。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，試驗(yàn)均符合要求，即第一個(gè)燈亮后第二個(gè)燈亮。連成完整的電路只要在電壓合適的情況下是可以完成要求的。設(shè)計(jì)成功！5 心得體會(huì) 通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)使我對(duì)555定時(shí)器的了解進(jìn)一步加深，了解了單穩(wěn)態(tài)電路，并了解了它的運(yùn)用，可以用單穩(wěn)態(tài)電

11、路來(lái)控制定時(shí)時(shí)間。同時(shí)對(duì)于電路實(shí)驗(yàn)我也有了自己的幾點(diǎn)體會(huì)：第一，實(shí)驗(yàn)要細(xì)心。做實(shí)驗(yàn)時(shí)不能抱有急于求成的心態(tài)來(lái)連線(xiàn)，每一根線(xiàn)都應(yīng)該認(rèn)真剪裁，仔細(xì)地插入到面包板中，而且也要看清楚電路圖后再進(jìn)行電路的連線(xiàn)。否則測(cè)試時(shí)就會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤，而且出現(xiàn)錯(cuò)誤也很不容易找，甚至?xí)龎男酒?。這樣反而花的時(shí)間更多。第二，實(shí)驗(yàn)要大膽假設(shè)。做實(shí)驗(yàn)即使再細(xì)心也難免會(huì)遇到錯(cuò)誤，這時(shí)就要大膽的假設(shè)，根據(jù)理論知識(shí)對(duì)電路進(jìn)行分析，找出所有可能的原因一一排查，找原因時(shí)就要大膽的假設(shè)，不能覺(jué)得老師給的都是好的，元件的損壞錯(cuò)誤是比較多的，而且最不容易排查，所以第一個(gè)假設(shè)應(yīng)該是元件損壞，然后再是電路連線(xiàn)問(wèn)題，最后是其他原因。第三，明白一個(gè)道理，那就是實(shí)踐和理論的差距還是很大的。通過(guò)對(duì)數(shù)電和模電的學(xué)習(xí)，能對(duì)電路有一個(gè)基本的認(rèn)識(shí)，對(duì)應(yīng)相應(yīng)的題目也能給出理論上的方案?？墒菍?shí)踐中不是所有的方案都可行，并且即使電路原理正確也不一定能得到合適的結(jié)果。正如這次實(shí)驗(yàn)按照課程中學(xué)習(xí)的內(nèi)容來(lái)看，l1、l2、l3應(yīng)該依次亮才對(duì)，可是在電路連線(xiàn)沒(méi)問(wèn)題。電路原理沒(méi)問(wèn)題的，也就是理論沒(méi)有什么問(wèn)題的情況下，得不到實(shí)驗(yàn)結(jié)果。這說(shuō)明實(shí)際實(shí)驗(yàn)中我們需要考慮的問(wèn)題遠(yuǎn)比理論上要多得多，比如這次的電壓、功率問(wèn)題等等。最后，我覺(jué)得大學(xué)生不光要會(huì)理論，更重要的是實(shí)踐，因?yàn)橄鄬?duì)于理論實(shí)踐還是比較難的，它涉及的方面遠(yuǎn)比理論要多得多，通過(guò)這樣不光理