可預(yù)置定時電路設(shè)計說明

1、本科學(xué)生綜合性實驗報告項目組長 吳洋濤 學(xué) 號0123694成員專業(yè) 電子信息工程 班級121班實驗項目名稱可預(yù)置定時電路指導(dǎo)教師及職稱涂麗琴 講師開課學(xué)期 2014 至2015 學(xué)年 第一學(xué)期上課時間2014年 12 月 11日學(xué)生實驗報告（五）學(xué)生吳洋濤學(xué)號吳洋濤同組人：實驗項目可預(yù)置定時電路必修 選修演示性實驗驗證性實驗操作性實驗綜合性實驗實驗地點楓林園實驗儀器臺號指導(dǎo)教師涂麗琴實驗日期及節(jié)次、實驗綜述1. 實驗?zāi)康模海?）熟悉集成同步十進制加/減計數(shù)器的工作原理。（2）掌握555定時器的工作原理。（3）熟悉集成電路的使用方法，熟悉集成電路的引腳安排。（4）掌握各集成芯片的邏輯功能及使用

2、方法。2. 設(shè)計任務(wù)與要求：（1）設(shè)計一個可靈活預(yù)置時間的計時電路， 要求具有時間顯示的功能，能準確地預(yù)置和清零；（2） 設(shè)置外部操作開關(guān)，控制計時器的直接清零、啟動和暫停/連續(xù)計時；（3）要求計時電路遞減計時，每隔1秒，計時器減1 ；（4） 當計時器遞減計時到零（即定時時間到）時，顯示器上顯示00,同時發(fā)出光電報警信 號;（5）選作：設(shè)計一個多功能的定時顯示報警系統(tǒng)：1 、某電臺每天5時開機準備播音，要求早晨無人時自動啟動機組播音；2 、某工廠無人值班的自動生產(chǎn)線，分兩班生產(chǎn)，第一班要求早7點30分自動線開始加 工，中午11點30停工，12時30分開工，16時30分停工，第一班結(jié)束。第二班自

3、動線 17 時30分開工，21時30分停工，22時開工，第二天早上1時停工，第二班結(jié)束。3. 實驗所用儀器及元器件集成電路【74LS193I 2片，【4511】2片，【555】1片，【74S20】1片，【74S04 2 片，【74S113I 1片，【74LS161 2片，電阻若干，電容若干，共陰極 7段段LED顯示器2只，開關(guān)若干二、實驗原理1、設(shè)計原理圖，如圖1所示其工作原理為：555定時器產(chǎn)生方波作為時鐘信號，脈沖發(fā)生器的時鐘周期由C2和R2決 定。將脈沖發(fā)生器的脈沖周期設(shè)為 1H Z,即T=tpL+tpH=1s ，則可以產(chǎn)生脈沖周期為1s的方波脈沖。清零開關(guān)為SW3在置數(shù)前，先給一個清零

4、信號，是 74LS161計數(shù)器從零開始計數(shù)。預(yù)置 時間，分接通SW1和SW2實現(xiàn)高位和低位的置數(shù)。定時器的定時圍是 099秒，74LS161為4 位2進制計數(shù)器，實現(xiàn)預(yù)置時間的功能，R3, R4, R5, R6為下拉電阻，當74LS161的四個輸出端從00001010時，反饋到置數(shù)端，從零開始計數(shù)。74LS93為4位2進制雙觸發(fā)計數(shù)器， 其中U10的四個非門實現(xiàn)緩沖。在本實驗中實現(xiàn)減計數(shù)的功能，使數(shù)碼管顯示從預(yù)置時間到 00減計數(shù)，當計數(shù)到00的時候蜂鳴器LED發(fā)光，告知定時時間已到。振蕩源一H 預(yù)置時間斗 譯碼電路 /計時電路數(shù)碼管顯示電路報警電路 數(shù)碼管顯示電路 p12、單元電路設(shè)計（1）

5、秒脈沖發(fā)生器秒脈沖發(fā)生器采用多謝振蕩器直接震蕩出1秒的脈沖。多謝振蕩器采用555定時器組成,實現(xiàn)頻率為1Hz的振蕩信號。555振蕩器電路圖如右圖所示。用555電路可以 組成施密特觸發(fā)器，利用施密特觸發(fā)器的回差特性， 在電路的兩個輸入端和地之間接入充放電電容C,并在輸入輸出端接入反饋電阻，就組成了一個反饋式 多諧振蕩器?；驹硎钱斀油娫磿r，由于電容 兩端的電壓不能突變，定時器的 2端為低電平，輸 出端3端為高電平（部結(jié)構(gòu)決定），電源經(jīng)過 R、R給電容充電，當電容電壓充到電源電壓的 2/3時，555部NMO管導(dǎo)通，輸出為低電平。電 容通過R2和NMO管放電，當電容兩端電壓下降到低于1/3電源電

6、壓時，NMO管截止，電容放 電停止，電源通過Ri、R再次向電容充電，如此反復(fù)形成振蕩。其振蕩周期為T =0.7(R, +2R2)C改變R、C的值可以改變充放電的時間，也就改變電路的振蕩頻率。(2) 異步模2-5-10計數(shù)器74LS9074LS90包括模2和模5兩個獨立的下降沿觸發(fā)器計數(shù)器，有清零和置9功能。模2計數(shù)器的時鐘輸入端為A( CP);模5計數(shù)器的時鐘輸入端為B(CFB),輸出端由高到低依次為 QQQ; 清零端 、甩同時為高電平，且置 9端為、屜有一個低電平執(zhí)行清零功能，此時輸出端 QQQQA=0000;置9端 甩、甩同時為高電平時輸出置 9,此時 QQQQ=1001。74LS90可接

7、成模2、模5、模10計數(shù)器。Q端與CPB時鐘端相接，輸出為8421BC碼，高 低位順序為QQQQsQ端與CR時鐘端相連接，輸出為5421BC園，高地位順序為QQQQB°74LS90 功能如表1-21所示。Reset Inputs曩蓮軸入ROR0(2)R9(l)R9(2)QDQCQAHHLx|lL jLLHHXLLLLLXXHHHLLHXLXLCOUNTLXLXCOUNTCOUNTCOUNTLXXLXLLX|"高電平L1£電平耳不左圖 1-2174LS90外引線排列如圖17-3所示 】4|因辺1】|回 9| 創(chuàng)cri MC 4 GND 3 QcCPt Roll) R

8、o(2| NC Vcf 射 彩 J|3|4|5|7|R117-3 KLSSO引腳排列74LS90邏輯圖如圖所示：邏輯圖以及連接圖1、實驗容與完成情況： 實驗步驟：（1）按照設(shè)計的原理圖，在標準板或面包板上搭接組裝電路；（2）按單元分塊調(diào)試電路；（3）調(diào)試石英振蕩器電路；（4）調(diào)試分頻電路；（5）調(diào)試計數(shù)電路；（6）觀察校時電路的功能是否滿足校時要求；2、出現(xiàn)的（已解決的）問題與解決辦法：出現(xiàn)的問題：開始按照書上所給的整體參考電路進行仿真，出現(xiàn)三個問題：1）振蕩器脈沖產(chǎn)生的脈沖沒有達到要求；2）數(shù)碼管顯示出現(xiàn)異常3）定時功能沒有實現(xiàn)改正的措施：通過理論計算接觸相關(guān)的電阻的阻值和電容的大小來調(diào)節(jié)振

9、蕩的周期; 改變邏輯門的性能，實現(xiàn)功能；通過RS觸發(fā)器控制；3、未解決的問題與可能的解決方案：定時器功能的實現(xiàn)解決方案：應(yīng)用RS觸發(fā)器控制三、結(jié)論1、實驗結(jié)果：仿真原理圖：仿真步驟：接通電源，將SW8閉合，使兩片74LS193是PL端有效，這樣可以接受置數(shù)電路送來的數(shù)據(jù)。閉合DSW1使置數(shù)電路與定時電路接通（如下）。置數(shù)電路的清零開關(guān)先給一個有效的低電平給兩片74LS161與D觸發(fā)器構(gòu)成的報警電路，使兩個電路初始化。然后恢復(fù)清零端為無效電平（高電平），分別閉合SW3 SW4使振蕩器的脈沖分別送至兩片74LS161,使之計數(shù)（如下）當計數(shù)到設(shè)定值時，斷開 SW3和SW4停止置數(shù)（如下）然后斷開S

10、W8使兩片74LS193同時開始倒計時。在斷開 SW8的同時，斷開 DSW1消置數(shù)電路的影響，使定 時電路正常實現(xiàn)十進制倒計時（如下）；其在之后正常運行減的定時功能（如下）當達到00時，LED燈亮起，顯示已經(jīng)到時（如下）4三«監(jiān)J誥花'alPTrL-I2、問題分析與討論（包括思考題）問題：按照電路圖，連接4511和共陰極數(shù)碼管。依次調(diào)試低位和高位輸出。調(diào)試中，發(fā)現(xiàn)高 位的數(shù)碼管不能正確顯示“ 2”、“3”兩個數(shù)字；討論：經(jīng)過檢查發(fā)現(xiàn)，原因是由于 4511和數(shù)碼管的“ g”、“f”腳連接錯位，導(dǎo)致以上兩個數(shù) 字不能正常顯示。調(diào)整后，可以得到正確的結(jié)果。同時，低位數(shù)碼管的“ b”

11、段不能穩(wěn)定顯示， 這是由于焊接時出現(xiàn)虛焊，調(diào)整后，恢復(fù)正常。；3、其他（包括實驗體會、改進措施、創(chuàng)新與建議等）：通過這次對數(shù)字定時器的設(shè)計與制作， 讓我了解了設(shè)計電路的程序，也讓我了解了關(guān)于定時器 的基本原理與設(shè)計理念，要設(shè)計一個電路總要先用仿真軟件仿真成功之后才實際接線的。此外,本實驗也可通過軟件Proteus實現(xiàn)。通過這次學(xué)習(xí)，讓我對各種電路都有了大概的了解， 所以 說，坐而言不如立而行，對于這些電路還是應(yīng)該自己動手實際操作才會有深刻理解。本次實驗是一個綜合性實驗，設(shè)計容包含了 555振蕩器的設(shè)計，脈沖的產(chǎn)生，數(shù)碼管的顯示， 六十進制和二十四進制的轉(zhuǎn)換，邏輯門電路的應(yīng)用，定時器的應(yīng)用充分結(jié)合了脈沖和計