會(huì)議發(fā)言限時(shí)器

1、電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)報(bào)告 題 目 會(huì)議發(fā)言限時(shí)器 學(xué) 院 電子科學(xué)與應(yīng)用物理學(xué)院 專 業(yè) 微電子學(xué) 班 級(jí) 微電子學(xué)10-2班 學(xué)生姓名 錢立亮（20105167） 馮志勝（20105168） 賴勐（20105169） 日 期 2012年6月 指導(dǎo)教師（簽字） 一、指標(biāo)與要求根據(jù)本設(shè)計(jì)的功能要求，該設(shè)計(jì)電路分為時(shí)基電路（時(shí)鐘脈沖電路）、時(shí)間預(yù)置電路、控制電路、顯示電路、計(jì)時(shí)器、聲響提示電路六個(gè)部分。采用兩個(gè)74LS160十進(jìn)制計(jì)數(shù)器和適當(dāng)?shù)拈T電路完成時(shí)間預(yù)置控制，使其在1至99分鐘可調(diào)。利用555構(gòu)成多諧振蕩電路產(chǎn)生所需的1Hz脈沖。用片74LS192可預(yù)置BCD雙時(shí)鐘可逆計(jì)數(shù)器實(shí)現(xiàn)倒計(jì)時(shí)，用4片

2、集成的4管腳LED燈實(shí)現(xiàn)顯示功能。在整個(gè)電路工作時(shí)間中，我們通過控制主時(shí)間脈沖完成暫停與繼續(xù)計(jì)時(shí)功能。最后，在時(shí)間到達(dá)0000時(shí)，通過多個(gè)4072完成鎖零功能，同時(shí)，通過適當(dāng)?shù)拈T電路及555定時(shí)器構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，使電路在顯示到達(dá)0000時(shí)，聲響響起，并在5秒后自動(dòng)停止。關(guān)鍵字：課程設(shè)計(jì)，控制電路，聲響提示，計(jì)時(shí)二、設(shè)計(jì)步驟與思路、電路框圖分集成顯示時(shí)基電路聲響提示電路分計(jì)時(shí)器秒計(jì)時(shí)器時(shí)間預(yù)置控制電路秒集成顯示2、單元模塊設(shè)計(jì)根據(jù)總功能框圖的功能劃分，具體設(shè)計(jì)各單元模塊。設(shè)計(jì)時(shí)，首先考慮每個(gè)模塊都有幾種實(shí)現(xiàn)方式，經(jīng)過綜合（比如從性能、掌握熟練程度、價(jià)格等各個(gè)方面）比較論證最終確定適合方案。從要

3、實(shí)現(xiàn)的功能及如何實(shí)現(xiàn)等方面著手，大體選擇相應(yīng)的元器件，再進(jìn)行細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)。3、總電路圖設(shè)計(jì)a) 單元功能模塊設(shè)計(jì)好后，從各個(gè)單元功能模塊間的控制關(guān)系著手，對(duì)各單元功能模塊進(jìn)行檢驗(yàn)論證，保證各個(gè)模塊間無沖突，均能正常運(yùn)行。b) 分析每個(gè)模塊的各個(gè)狀態(tài)的轉(zhuǎn)換及控制、各功能模塊間的控制關(guān)系。本設(shè)計(jì)應(yīng)重點(diǎn)分析倒計(jì)時(shí)的各個(gè)須提示的狀態(tài)的比較控制電路，還有相應(yīng)的提示信號(hào)發(fā)生電路之間的關(guān)系。c) 縱觀全局，規(guī)劃總電路的布局，最后畫出完整的電路圖。二、單元方案選擇、預(yù)置時(shí)間方案選擇方案一：由于設(shè)計(jì)要求倒數(shù)時(shí)間輸入可調(diào)并譯碼顯示，比較經(jīng)典的方案是使用8279 芯片：40 個(gè)引腳的8279 芯片是由Intel 于80

4、 年代首先推出的，參考資料較多，應(yīng)用比較成熟。優(yōu)點(diǎn)：最為通用，輸入時(shí)間使用鍵盤方便、易操作。缺點(diǎn)：元器件多，面積大，電路復(fù)雜，需要較好的編程能力才能靈活運(yùn)用，其綜合成本較高，而且本系統(tǒng)只用到其鍵盤輸入單個(gè)功能，不能充分利用它的強(qiáng)大功能。方案二：即本設(shè)計(jì)系統(tǒng)所選方案，由三個(gè)74LS160十進(jìn)制計(jì)數(shù)器及適當(dāng)?shù)拈T電路組成。充分利用的74LS160的異步清零、同步置數(shù)以及使能端等各個(gè)功能,達(dá)到設(shè)計(jì)要求，即輸入時(shí)間必須在190分鐘范圍內(nèi)可調(diào)。本設(shè)計(jì)系統(tǒng)中設(shè)有10min位輸入脈沖開關(guān)和1min位輸入脈沖開關(guān)，每按一次相應(yīng)開關(guān)，控制相應(yīng)的計(jì)數(shù)器累加1。電路原理簡單、實(shí)用，成本較低，易于實(shí)現(xiàn)和控制。、時(shí)鐘脈沖

5、產(chǎn)生方案選擇時(shí)鐘脈沖本系統(tǒng)采用的是555芯片構(gòu)成多諧振蕩電路產(chǎn)生所需脈沖。555定時(shí)器是一種單片集成電路，只需要在其外部配上少量的阻容元件，就可構(gòu)成多偕等脈沖電路，使用靈活方便，振蕩周期一般可根據(jù)其外部接的電阻、電容計(jì)算，公式為T=0.7（R1+2R2）C。其電路較簡單且可以利用T與R1、R2、C的關(guān)系方便地改變振蕩頻率，以滿足系統(tǒng)要求。、倒計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)顯示由于設(shè)計(jì)中要求實(shí)現(xiàn)倒數(shù)計(jì)時(shí)，故須選擇可逆計(jì)數(shù)器， 74LS192為雙時(shí)鐘脈沖輸入可逆加減計(jì)數(shù)器，且其清零和置數(shù)方式均為異步，故選用74LS192電路較為簡單方便。74LS192無論在加計(jì)數(shù)還是減計(jì)數(shù)時(shí)，雙時(shí)鐘脈沖均需保持一個(gè)為高電平，另一個(gè)輸入

6、時(shí)鐘脈沖。顯示可以采用集成的DCD_HEX_DIG_RED（Multisim10.1）LED燈。、提示信號(hào)發(fā)生電路提示信號(hào)主要是由兩片555芯片以及適當(dāng)門電路組成。其中一片555構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路，控制延時(shí)提示信號(hào)的時(shí)間?？紤]到充分利用已用555芯片來產(chǎn)生不同提示信號(hào)。 鑒于該電路較為復(fù)雜，難以模擬，故而將電路中的聲響提示電路，改為紅燈提示。三、使用的芯片功能及功能表1、門電路74LS00、74LS02、40721234567109811121314VSSNC1D1C1B1A1YNC2A2B2C2D2YVDDCD4072雙四輸入端或門111234567109811121314GND2B2A2Y

7、1B1A1Y3A3B3Y4A4B4YUcc74LS02雙輸入四或非門11111234567109811121314&&&&GND2Y2B2A1Y1B1A3Y3A3B4Y4A4BUcc74LS00雙輸入四與非門2、時(shí)間預(yù)置控制芯片74LS1603、計(jì)時(shí)控制芯片74LS192 74LS192/193的管腳圖和功能表（a）管腳圖123456712111013141516DBCCLRQCQBVccQDQAADOWN74LS192/19398GNDUPLOADBOCO（b）功能表CLR 1 ´ ´ ´ 清零LOAD 工作狀態(tài)0 1 1 減計(jì)數(shù)

8、0 0 ´ ´ 預(yù)置數(shù)0 1 1 加計(jì)數(shù)UP DOWN 清單：元件參數(shù)個(gè)數(shù)(片)74LS192/474LS160/27400/24072/2555/2R電阻12K歐1R電阻30K歐1R電阻45K歐1C電容0.01uF2C電容20uF1C電容100uF1四、各模塊工作原理（單元電路設(shè)計(jì)計(jì)算）1、預(yù)置時(shí)間電路工作原理：先由主持人復(fù)位清零按下鍵【B】，然后設(shè)置發(fā)言時(shí)間t，設(shè)置時(shí)間鍵有10min位設(shè)置按鍵【C】和1min位設(shè)置按鍵【D】。通常先設(shè)置74LS160（10min）位，每按一次設(shè)置鍵【C】即提供一個(gè)計(jì)數(shù)脈沖給計(jì)數(shù)器，使其累加1。1min位由計(jì)數(shù)器74160（1min）控制

9、。由此達(dá)到了設(shè)置時(shí)間199分鐘的要求。如圖1圖12、倒計(jì)時(shí)電路控制原理芯片的選擇：由于設(shè)計(jì)中要求實(shí)現(xiàn)倒數(shù)計(jì)時(shí)，故須選擇可逆計(jì)數(shù)器，而74LS192、74LS193均為雙時(shí)鐘脈沖輸入可逆加減計(jì)數(shù)器，且其清零和置數(shù)方式均為異步，兩者都可選，不同的是74LS192為十進(jìn)制計(jì)數(shù)，而74LS193為16進(jìn)制計(jì)數(shù)，本系統(tǒng)中用到的十進(jìn)制計(jì)數(shù)較多，故選用74LS192電路較為簡單方便。而74LS192無論在加計(jì)數(shù)還是減計(jì)數(shù)時(shí)，雙時(shí)鐘脈沖均需保持一個(gè)為高電平，另一個(gè)輸入時(shí)鐘脈沖由這些要求可知需要十進(jìn)制可逆計(jì)數(shù)器，因此可選中規(guī)模集成計(jì)數(shù)器74LS192，它是一種可預(yù)置的同位同步二進(jìn)制可逆十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，上升沿觸發(fā)，

10、 由于74192沒有保持腳，故需要外圍電路實(shí)現(xiàn)保持功能。74LS192電路的設(shè)計(jì)思路：.實(shí)現(xiàn)四片74LS192清零功能： 清零，由于該電路要求在開始過程會(huì)有一次清零，同時(shí)要給電路一次預(yù)置時(shí)間的動(dòng)作，所以我們可以通過設(shè)置將清零與時(shí)間預(yù)置通過一次性動(dòng)作實(shí)現(xiàn)。 將兩個(gè)min分位的兩個(gè)的CLR直接接高電平，將LOAD接 高低電平切換按鍵【B】（如圖3），這樣，我們即可以實(shí)現(xiàn)min（分）位的時(shí)間清零工作。而sec（秒）位，我們可以將LOAD接高電平，將CLR通過一與非門，自與非一次，接至高低電平切換鍵【B】。 圖2 74LS192/193的管腳圖和功能表（a）管腳圖1234567121110131415

11、16DBCCLRQCQBVccQDQAADOWN74LS192/19398GNDUPLOADBOCO（b）功能表CLR 1 ´ ´ ´ 清零LOAD 工作狀態(tài)0 1 1 減計(jì)數(shù)0 0 ´ ´ 預(yù)置數(shù)0 1 1 加計(jì)數(shù)UP DOWN 圖3 高低電平切換鍵.級(jí)聯(lián)及減計(jì)數(shù)通過清零與置數(shù)之后，觀察功能表，我們得知，在減計(jì)數(shù)的要求下，我們必須保證UP管腳接高電平。既然是計(jì)時(shí)，所以我們可以通過后一位的借位BO與前一位的DOWN連接完成借位，最后一位74LS192上DOWN直接接脈沖。這樣就可以完成倒計(jì)時(shí)的功能了。見圖4圖4秒位59的置數(shù)方法： 由于74LS

12、192是十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，所以無法自動(dòng)完成1min=60sec的轉(zhuǎn)換，我們可以通過一次強(qiáng)制置數(shù)完成該功能，主要方法是，在10sec向上一位1min借位的時(shí)候，BO會(huì)產(chǎn)生一個(gè)從1到0的變化，將該信號(hào)接過來，放在LOAD上，同時(shí)使10sec的ABCD接1010,1sec接1001.這樣就完成了99到59的自動(dòng)轉(zhuǎn)換。如圖5圖53、顯示電路這個(gè)部分較容易實(shí)現(xiàn)，因?yàn)檫@個(gè)部分，現(xiàn)在市場上有集成的LED（DCD_HEX_DIG_RED）燈可以使用，故而沒用譯碼器。見圖6圖64.時(shí)鐘脈沖的設(shè)計(jì)555定時(shí)器構(gòu)造： 定時(shí)器是一種模擬和數(shù)字功能相結(jié)合的中規(guī)模集成器件。一般用雙極性工藝制作的稱為 555，用 CMOS 工

13、藝制作的稱為 7555，除單穩(wěn)態(tài)定時(shí)器外，還有對(duì)應(yīng)的雙定時(shí)器 556/7556。555 定時(shí)器的電源電壓范圍寬，可在 4.5V16V 工作，7555 可在 318V 工作，輸出驅(qū)動(dòng)電流約為 200mA，因而其輸出可與 TTL、CMOS 或者模擬電路電平兼容。555 定時(shí)器成本低，性能可靠，只需要外接幾個(gè)電阻、電容，就可以實(shí)現(xiàn)多諧振蕩器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器及施密特觸發(fā)器等脈沖產(chǎn)生與變換電路。555 定時(shí)器的內(nèi)部電路框圖和外引腳排列圖分別如圖7所示。它內(nèi)部包括兩個(gè)電壓比較器，三個(gè)等值串聯(lián)電阻，一個(gè) RS 觸發(fā)器，一個(gè)放電管 T 及功率輸出級(jí)。同時(shí)它提供兩個(gè)基準(zhǔn)電壓VCC /3 和 2VCC /3。圖7

14、555定時(shí)器內(nèi)部方框圖圖8 555的管腳圖和功能表12345678OUT555DISGNDVccCOTHTRRD(a) 管腳圖（b）功能表TH 1 RD T0 1OUT 01 導(dǎo)通>VCO或 VCC3 2 TR > VCO或 VCC3 1 2 1 不變<VCO或 VCC3 2 > VCO或 VCC3 1 2 1 不變´´´< VCO或 VCC3 1 2 1 0 1 導(dǎo)通截止555構(gòu)成多諧振蕩電路： 由555構(gòu)成的多諧振蕩電路如圖9所示。圖（a）所示電路輸出端得到的方波周期為：T=(R1+2 R2)Cln2»0.7(R1+2

15、R2)C其占空比q=(R1+R2)/ (R1+2 R2)是固定的。為得到占空比可調(diào)的方波，可采用圖（b）所示電路，輸出端得到的方波周期為：T=(RA+RB)Cln2»0.7 (RA+RB)C其占空比為：q =RA/ (RA+ RB)。圖9 由555構(gòu)成的多諧振蕩器12348675CR10.01mF+VCCVo555(a) 占空比固定R212348675CR10.01mF+VCCVo555(b) 占空比可調(diào)R2R3D2D1RARB在該實(shí)驗(yàn)中，我們使用的時(shí)鐘脈沖圖為圖10：圖10（注意：圖中電阻是仿真為加快速度選擇的數(shù)據(jù)，實(shí)際中的R3=12k，R4=30k）5.報(bào)警提示電路 我們使用了一

16、個(gè)紅燈作為提示信號(hào)，為滿足要求，我們必須使用555構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，555構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的方法如下： 由555構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路如圖11（a）所示。穩(wěn)態(tài)時(shí)輸出為低電平，當(dāng)輸入端有負(fù)脈沖觸發(fā)時(shí)，電路進(jìn)入暫穩(wěn)態(tài)，輸出為高電平。暫穩(wěn)態(tài)的時(shí)間為：tp=RCln3»1.1RC。電路的波形圖見圖（b）所示。這種電路產(chǎn)生的脈沖寬度可從幾微秒到數(shù)分鐘，精度可達(dá)0.1%。12348675CR0.01mF+VCCVIVo555(a) 電路圖(b) 波形圖VItOVOtOtp圖11 由555構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器實(shí)際仿真過程中，我們的原理電路為，見圖12圖126.鎖零與產(chǎn)生上升沿 為了使電路在到達(dá)000

17、0時(shí)能夠鎖住，我們將74LS192的16條輸出端通過4072全或在一起，這樣再和原來的時(shí)鐘脈沖放在一起，這樣就可以鎖住在0000，并保持不動(dòng)。 形如下圖13 圖13 鎖0000單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器在使用過程中，1變成0之后必須重新回到1，即高電平，但是在鎖零的過程中，之前是1，然后變成個(gè)0之后就無法回到高電平，我們用過查看相關(guān)資料得知，可以通過以下電路實(shí)現(xiàn)功能，如圖14圖14在設(shè)計(jì)電路的過程中，我們的電路圖如下，見圖15圖15五、完整電路圖(或見附圖)六、設(shè)計(jì)中遇到的問題及解決方法1.試驗(yàn)中，我們總是無法鎖零，這個(gè)問題一直持續(xù)多周，最后選中使用4072直接拴住74192的輸出端，最后我們成功了。我們也

18、嘗試過其他方案，例如：直接利用10min位上的BO借位信號(hào)鎖住0000，不行；使用4個(gè)BO，同樣未達(dá)到效果。還有，通過鎖住555的復(fù)位端，這種方案本來時(shí)非常優(yōu)良的方法，但是我們的實(shí)驗(yàn)中就是不允許，也未能成功。最后我們使用了較為復(fù)雜4072進(jìn)行攻關(guān)，并取得勝利。2.第一次，我們利用Multisim11來進(jìn)行仿真，可是在運(yùn)行過程中總會(huì)中斷，我們非常無賴，經(jīng)過嚴(yán)格檢查，我們確定是軟件錯(cuò)誤，最后選擇EWB，很幸運(yùn)，我們獲得應(yīng)有結(jié)果。不過軟件方面，EWB相對(duì)來說，雜、亂，不規(guī)整，這也使得我們不得不再選擇Multisim，這次我們選擇Multisim10來演示，效果非常好。3.聲響提示路中，我們無法使之再

19、出現(xiàn)一個(gè)上升的高電平，只是我們一直無法在5秒后自動(dòng)停止，參看課外書籍，我們了解到，可以使用以下方案來實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換。4.在仿真過程中，我們無法體會(huì)到開關(guān)防抖問題，線路搭建過程中，這個(gè)問題嚴(yán)重影響我們的制作精度及結(jié)果。開關(guān)防抖方案為：七、測試結(jié)果仿真結(jié)果：要求實(shí)現(xiàn)與否備注在1 99分鐘任意設(shè)定限時(shí)時(shí)間實(shí)現(xiàn)優(yōu)4位LED顯示剩余時(shí)間，其中兩位顯示分，兩位顯示秒實(shí)現(xiàn)優(yōu)具有暫停和繼續(xù)計(jì)時(shí)控制功能實(shí)現(xiàn)優(yōu)剩余時(shí)間“00 00”時(shí)，要求發(fā)出一個(gè)持續(xù)時(shí)間為5秒的長提示音實(shí)現(xiàn)優(yōu)線路搭建結(jié)果：要求實(shí)現(xiàn)與否備注在1 99分鐘任意設(shè)定限時(shí)時(shí)間實(shí)現(xiàn)缺少開關(guān)防抖，造成置數(shù)亂跳4位LED顯示剩余時(shí)間，其中兩位顯示分，兩位顯示秒實(shí)現(xiàn)

20、優(yōu)具有暫停和繼續(xù)計(jì)時(shí)控制功能實(shí)現(xiàn)缺少開關(guān)防抖，造成暫停之后啟動(dòng)數(shù)據(jù)變亂剩余時(shí)間“00 00”時(shí)，要求發(fā)出一個(gè)持續(xù)時(shí)間為5秒的長提示音實(shí)現(xiàn)線路板上聲響喇叭自身短路，沒有用聲響，LED燈代替八、心得體會(huì)經(jīng)過兩個(gè)星期的實(shí)習(xí)，過程曲折可謂一語難盡。在此期間我們也失落過，也曾一度熱情高漲。從開始時(shí)滿富盛激情到最后汗水背后的復(fù)雜心情，點(diǎn)點(diǎn)滴滴無不令我回味無長。先談一談合作吧，在以后的人生中學(xué)會(huì)合作該是一門受用的藝術(shù)，課設(shè)開始前我對(duì)自己還是有那么一點(diǎn)擔(dān)心的，雖然平時(shí)為人和善大氣，可是我也有一個(gè)致命的缺點(diǎn)就是急性，直言不諱，開始的時(shí)候，我瀏覽了一下借回來的書，九本，可是可用信息量太少，我就那樣直接的說借的書都

21、用不上，由于是組友借回來的，我的強(qiáng)硬否定惹來了不快，再加上我做工作的時(shí)候就一心的工作，當(dāng)然也就容忍不了別人聊聊天，看看電影，這樣的事情發(fā)生了，似乎心里很煩躁，所以大家都好像有一種情緒失控傾向，屬我最甚。平靜后好好的正視自己，合作就是要表達(dá)到位且要藝術(shù)，相互諒解包容，好在接下來大家可以平靜的討論，共同研究，我覺得這是我的突破，因?yàn)槲蚁胛乙郧昂芏鄷r(shí)候討論問題會(huì)爭論，總是希望別人接受自己的觀點(diǎn)，現(xiàn)在我還是盡量讓別人接受我正確的觀點(diǎn)，但我會(huì)慢慢講理找證據(jù)，而不是通過聲高。團(tuán)結(jié)協(xié)作就是我們成功的重要保證。其次談?wù)剬W(xué)習(xí)上的收獲，通過這次課程設(shè)計(jì)使我懂得了理論與實(shí)際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的

22、，只有把所學(xué)的理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合起來，從理論中得出結(jié)論，才能真正為社會(huì)服務(wù)，從而提高自己的實(shí)際動(dòng)手能力和獨(dú)立思考的能力。在設(shè)計(jì)的過程中遇到問題，可以說得是困難重重，這畢竟第一次做的，難免會(huì)遇到過各種各樣的問題，同時(shí)在設(shè)計(jì)的過程中發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處，對(duì)以前所學(xué)過的知識(shí)理解得不夠深刻，掌握得不夠牢固。這次數(shù)電課程設(shè)計(jì)終于順利完成了，在設(shè)計(jì)中遇到了很多問題，最后在老師的辛勤指導(dǎo)下，終于游逆而解。總體來說,這次課設(shè)讓我受益匪淺.在摸索該如何設(shè)計(jì)電路使之實(shí)現(xiàn)所需功能的過程中,特別有趣,培養(yǎng)了我的設(shè)計(jì)思維,增加了實(shí)際操作能力.在讓我體會(huì)到了設(shè)計(jì)的艱辛的同時(shí),更讓我體會(huì)到成功的喜悅和快樂. 這次數(shù)電課程設(shè)計(jì),雖然短暫但是讓我得到多方面的提高：1、提高了我們的邏輯思維能力，使我們?cè)谶?/p>