数显声响倒计时总体图.docx
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数显声响倒计时总体图
课程设计报告
课程：
电子技术综合课程设计
题目：
数显、声响式倒计时电路设计
院系：
电气工程系
班级：
学号：
姓名：
指导老师：
时间：
2010.07.10
5附录
:
前言
电子技术综合课程设计是针对模拟电子技术，数字逻辑电路及电路分析课程的要求，对我们进行综合性实践训练的实践学习环节，它包括电子电路设计、组装、调试和编写总结报告等实践内容。
通过课程设计实现以下三个目标:
第一，让学生初步掌握电子线路的试验、设计方法。
即学生根据设计要求和性能参数，查阅文献资料，收集、分析类似电路的性能，并通过组装调试等实践活动，使电路达到性能指标；
第二，课程设计为后续的毕业设计打好基础。
毕业设计是系统的工程设计实践，而课程设计的着眼点是让学生开始从理论学习的轨道上逐渐引向实际运用，从已学过的定性分析、定量计算的方法，逐步掌握工程设计的步骤和方法，了解科学实验的程序和实施方法；
第三，培养学生勤于思考的习惯，同时通过设计并制作电子产类品，增强学生这方面的自信心及兴趣。
本课程设计介绍的是数字逻辑电路中以TTL集成电路为基础的数显，声响式定时器，以电路的基本理论为基础，着重介绍电路的设计装调及性能参数的调试方法.本课程设计应达到如下基本要求：
（1）综合运用电子技术课程中所学的理论知识独立完成一个数显，声响式定时器的设计。
（2）通过查阅手册和参考文献资料，培养独立分析和解决实际问题的能力。
（3）熟悉常用电子元器件的类型和特性，并掌握合理选用的原则。
（4）掌握电子电路的安装和调试技能。
（5）熟悉的使用各类数字电子仪器。
（6）学会撰写课程设计论文。
（7）培养严肃认真的工作作风和严谨的科学态度。
在定时器的课程设计中，得到指导老师的关心与鼓励，并且得到了许多同学得无私帮助，在这里表示感谢。
任务书
数显、声响倒计时电路设计
1、任务及要求：
设计并制作一个数显、声响式倒计时电路。
要求如下：
1、电路具有10——99秒可预置定时功能。
2、有两个数码管显示计时时间，用一只LED指示计时开始与结束。
按预置/开始按钮，数码管显示定时时间，LED灯不亮；再按预置/开始按钮，LED灯亮，倒计时开始。
3、倒计时结束时，计时器停止计数，LED不亮。
4、电路具有开机预置数功能。
5、电路具有最后三秒报时功能，要求响半秒、停半秒，共三次。
用严控陶瓷蜂鸣器作为电声元件。
6、自制本电路所用的直流电源以及一秒信号源。
2、参考资料：
《数字电子技术实验任务书》实验四及实验六
《电子技术基础》课程设计资料
1.总体设计方案选择与论证
这次我们组设计的数显声响式倒计时,实际上是一个计数器及其一些简单的控制电路,对1Hz频率的信号进行计数、锁存、清零及其显示.对1Hz时间信号必须做到准确稳定,本次使用的是555定时器构成的多谐振荡器（即1s信号源）,利用计数器的预置数功能对电路的倒计时进行预置,再用计数器对其进行计数,用译码显示电路进行显示,并同时做到最后3秒报警和电路整体停止,即可完成.
1.1方案一
如图3.1所示，信号直接由555定时器产生（频率1Hz,占空比0.5），由74LS192主控倒计数,JK触发器控制LED和74LS192复位,三态门控制计数停止.
1s信号源（555定时器）
7段显示数码管（数显部分）
蜂鸣器（声响部分）
74LS192（倒计时部分）
D触发器（复位开关）
5V电压源
7448译码器
图3.1
1.2方案二
如图3.2所示,信号先由555定时器产生频率为10Hz的矩形脉冲,再经过十分频,输出频率为1Hz,占空比为0.5的矩形脉冲,由74LS192主控倒计时,JK触发器控制LED和74LS192的复位,与门控制计数停止.
图3.2
1.3对比选择
从准确度来说,方案二要优于方案一,因为方案二时钟信号经过十分频,误差更小、占空比更准确,但单就任务书而言,方案一就足够了,并且方案一所使用的芯片少,简单、实用,因此我们选择方案一.
2．单元电路与总电路设计
2.15V电源
电源是最基本也是比较重要的一部分电路,它的好坏直接影响到整个电路的正常设计与否.它的一般设计步骤如下:
1.用变压器得到可用的交流电;
2.经过整流桥对其进行整流;
3.再用电容对其进行滤波;
4.最后用7805稳压系统对其进行稳压.
2.21s信号源
555定时器是一种多用途的数字-模拟混合集成电路,用它能方便的构成施密特触发器、单稳态触发器和多谐振荡器.由于使用灵活
方便,所以它在波形的变换、测量与控制、家用电器、电子玩具等许多领域得到广泛的应用.
由555定时器构成的多谐振荡器电路如图所示.图中的电阻与电容为定时器件,决定工作频率.
由于蜂鸣器要在最后三秒响半秒停半秒,所以要由555产生周期为1s、占空比为50%的矩形脉冲,因为此振荡器的占空比为50%（波形），所以在电路中加入二极管,这样电容充、放电所经过的电阻一样大,充放电时间一样,所以占空比为50%。
2.3减法计数器电路
计数器是数字系统中使用最多的时序电路.它是由触发器和控制门组成.它不仅可以用来计数,还可以用于数字系统的倒计时.
计数器的种类繁多,分类方法也有很多.按计数器中的触发器翻转次序可分为同步和异步计数器;按计数器的编码方法分为二进制、十进制和其他进制计数器;按技术过程中的数字增减分为加法和减法计数器.
使用两块74LS190进行减法计数,左边低位片,右边高位片,清零端接高电平,置数端接复位信号,CLK端接1s信号源,B端经过一个反向器接高位片S端,高位片其他接法如低位片.
2.4显示电路
两块74LS190芯片的输出端,分别接两块74LS48的输端,74LS48的输出端与7段数码显示管相连,两个数码管,一个显示十位,一个显示个位.
2.5报警电路
最后三秒信号对应的输出应为00000011、00000010、00000001以及LED灭,用或门、或非门和与非门电路选出最后三秒信号,再与上占空比为50%的时钟信号即可实现最后三秒响半秒、停半秒的报时功能.
2.6复位电路
选择74LS74的D触发器进行复位,D触发器的D端节Q’,当打开电源的瞬间,d触发器的Rd端接低电平有效清零,待电容C充电完成后Rd端变为高电平,清零无效,故保持原状态,上电复位完成;开按下一次,CLK端得到一个上升沿,当前状态翻转一次,使可以达到复位/倒计时效果.
2.7总体电路
见附录3
3.实验装调
3.1方法与步骤
按照设计好的单元电路连接好每一个单元电路,在调试好每个单元电路后,再把所有的相关的反馈电路联系在一起,按照所涉及的电路图进行连接,最后测试以达到最终任务书的要求.
3.2故障及其处理
实验中遇到了许多问题,例如在实际连接电路的时候,总是会出现不符合预期的显示结果和现象,最后进过多次调试和同学的共同努力下,终于一个一个的解决了问题,最终完成了课程设计所规定的任务.
4.总结和体会
电路的安装与调试是我们这次课程设计的主要任务之一，也是整个过程的最难的阶段。
在整个过程中我和我的搭档们把在问题检测不出来得时候基本上每个人都把电路重新连接一遍，因为图纸设计和理论是最基础的，所以我们花了两个下午的时间来进行小组讨论，电源，信号源与数显部分基本没有问题，唯一有争议得就是报警、计数器使能控制与LED灯的十位指示作用部分。
在暂时定下了初稿之后是答疑。
在请教了老师这两个部分之后我和我的同伴就开始了实物安装。
我们认真细致的安插，安装一个检查一个，安装好之后用万用表来检测。
，在接了几次之后，发现还是有些复杂而不像刚开始想象的那般简单，线太多了，需一口气合成稍有开叉又得重新看起，弄得我们有点头昏眼花。
终于在一步步的安装与调试之后各部分都已经没问题。
接下来就是整体电路调试了，调试过程中发现了一些小问题都可以理解和解决，但有一个问题我们无法解释：
不能正常的开机复位，开机时出现一个任意数并直接计数，当然也就不知道怎么解决了。
可是就这么放弃不理却又不大甘心，我们仔细分析了电路以及电路仿真：
不能开机复位也就是计数器74LS190置数端开机时不是低电平，电路设计时和仿真时均为低电平，实际工作时并没有按照设计的方式工作，通过用万用表检测该端口电平为0.17V，这个电平属于TTL低电平满足芯片工作要求，那么是什么原因导致问题的出现呢？
我们试过JK触发器的工作特性，JK触发器没有问题。
可以解释的是开机时电平不稳或有毛刺致使触发器发生错误动作，考虑到此处低电平有效，于是我们有一个电阻（300R）将此端口电平拉低，现象任然没有改变，思想没有错，我们继续试，随着电阻的增大电路工作趋于稳定，最后我们用了一个大电阻（100K）接上去，电路稳定工作。
电路正常的运行，这是我们都很兴奋，我们做成功了！
数电课是我们上个学期的重点课程，应该可以说是我比较感兴趣的一个课程。
我开始发现了数电本身的乐趣，就觉得数电也挺简单的。
很快经过三个紧张而又充实的礼拜，课程设计也接近了尾声，经过三周的奋战我的课程设计终于完成了。
在没有做课程设计以前觉得课程设计只是对我所学知识的单纯总结，但是通过这次做课程设计发现自己的看法有点太片面。
课程设计不仅是对前面所学知识的一种检验，而且也是对自己能力的一种提高。
通过这次课程设计使我明白了自己原来知识还比较欠缺。
自己要学习的东西还太多，以前老是觉得自己什么东西都会，什么东西都懂，有点眼高手低。
通过这次课程设计，我明白了学习是一个长期积累的过程，在以后的工作、生活中都应该不断的学习，努力提高自己知识和综合素质。
此次课程设计使我重新又学习了数字电子技术的有关知识，电子电路proteus，word等常用办公软件掌握的更加熟练，以及了解了更多的常用芯片的工作原理与工作方式。
总之，不管学会的还是学不会的的确觉得困难比较多，真是万事开头难，不知道如何入手。
最后终于做完了有种如释重负的感觉。
此外，还得出一个结论：
知识必须通过应用才能实现其价值！
有些东西以为学会了，但真正到用的时候才发现是两回事，所以我认为只有到真正会用的时候才是真的学会了。
在此要感谢我们的指导老师对我们悉心的指导与帮助。
在设计过程中，我通过查阅大量有关资料，与同学交流经验和自学，并向老师请教等方式，使自己学到了不少知识，也经历了不少艰辛，但收获同样巨大。
在整个设计中我懂得了许多东西，也培养了我独立工作的能力。
相信会对今后的学习工作生活有非常重要的影响。
而且大大提高了动手的能力，使我充分体会到了在创造过程中探索的艰难和成功时的喜悦。
虽然这个设计做的也不太好，但是在设计过程中所学到的东西是这次课程设计的最大收获和财富，使我终身受益。
5.
附录1.原器件清单
名称
规格
数量
变压器
220V-9V
1个
整流桥堆
1个
发光二极管
1个
7段数码显示管
共阴极
2个
集成稳压器
7805
1个
二极管
2个
555定时器
CB555
1个
译码器
74LS48
2个
计数器
74LS190
2个
蜂鸣器
1个
或非门
74LS02
1个
与非门
74LS20
1个
74LS00
2个
D触发器
74LS74
1个
脉冲开关
1个
电阻
510千欧
17个
68千欧
2个
4.3千欧
2个
电容
1000uF
1个
100uF
1个
0.01uF
2个
10uF
2个
附录2.集成电路芯片管脚图
74LS74管脚
7段数码显示管
555定时器
74LS190
74LS02
74LS20
74LS00
附录3.总体电路图
（注：
可编辑下载，若有不当之处，请指正，谢谢!
）
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