数显、声响式倒计时 陕西理工学院

电子技术综合课程

设 计

课 程： 电子技术综合课程设计 题 目： 数显 声响式倒计时器 所属院(系) 专业班级

姓 名 指导老师 完成地点

2012年 09 月 日

目录

前言 …………………………………………………………… 3 任务书 …………………………………………………………… 4 1、 总体方案选择与论证 ……………………………… 5 1.1、方案一 ………………………………………………… 5 1.2、方案二 …………………………………………………… 5 1.3、对比选择 ……………………………………… 6 2、 单元电路与总电路设计 ……………………………… 6 2.1、电源电路 ……………………………………… 7 2.2、信号源电路 ……………………………………… 7 2.3、倒计时电路 …………………………………………… 8 2.4、显示电路 ………………………………………… 10 2.5、报警电路 ………………………………………………… 10 3、 实验装调 ……………………………………………… 12

3.1、电源的调试 ………… ………………………………… 12 3.2、1秒信号源的连接与调试 ………………………………… 12 3.3、译码显示的连接和调试…………………………………… 12 3.4、计数器的连接和调试 …………………………………… 12 3.5、报警电路的连接和调试 ………………………………… 12 4、 实验总结 ……………………………………………… 13 5、 附录： ……………………………………………… 15 5.1元器件清单1 …………………………………………… 15 5.2集成电路芯片管脚图 ……………………………………… 16 5.3总体电路图 ……………………………………………… 17

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，它包括选择课程、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，声响倒计时器，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：

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（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，声响倒计时器的设计。 （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。

任务书

数显声响倒计时电路设计

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亮，倒计时开始。

3． 倒计时结束时，计数器停止计数，LED灯不亮。 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。用压控陶瓷蜂鸣器

作为电声元件。

6． 自制本电路所用得直流电源和一秒信号源。

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 《模拟电子技术基础》课程设计资料

1. 整体方案论证及框图

根据任务书的要求我们本次课设选用的计数器件为74LS192，它是加、减可逆十进制

计数器，通过两片192的级联可实现10-99的到计时.其次我们选用了555定时器构成多谐振荡器，使之能产生一个1Hz的方波信号来作为192的时序脉冲，从而为计数芯片提供CP,

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又因为我们要选用2片计数器构成2位计数的状态，固要采用计数器的级联的方法，我们选用的是串行进位的级联，因为这个大大的加快了运行的速度。整个电路系统需要5V的电压驱动,因此，我们采用一个220V-9V的变压器，经过整流桥,滤波电容及一个三端稳压器7805来实现所需的5V电压。由任务书可知最后三秒我们需要实现报警,蜂鸣器要求响半秒停半秒,因此我们必须以秒为单位脉冲并且占空比必须为1/2，而且所以我们由555多谐振荡器来完成。555多谐振荡器的功能就是你可以调节它的电阻和电容来得到不同频率和不同占空比的脉冲信号。有了脉冲和计数芯片后我们还需要数字显示器,我们选用的是共阴极七段数码管.

整体设计框图

555信号发生器

七段数码管译码显示 置数开关 74LS192计数器 最后3S报警电路 1.1 方案一

采用普通开关对192进行置数,用开关的闭合与开启分别产生边沿,从而触发计数器.在最后三秒电路中采用与非门电路进行信号采取.

1.2 方案二

在开关方面进行改善,利用JK触发将其接成T触发器,进行不同情况下的反转,模拟开关的功能从而使电路功能更加稳定.在最后三秒电路中同样采用与非门电路,但将其进行改进,降低了电路的复杂程度.

1.3 对比选择

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改进前 改进后 通过上图的对比我们选用方案二,得到了简单,清晰的电路,并为后来的电路连接带来了很大的方便,此外方案二的JK反转开关方便可靠,为整个电路增加了更优质的稳定性.

2. 单元电路设计和基本原理

2.1电源设计

1．直流稳压电源设计思路

（1）电网供电电压交流220V(有效值)50Hz，要获得低压直流输出，首先必须采用电源变压器将电网电压降低获得所需要交流电压。

（2）降压后的交流电压，通过整流电路变成单向直流电，但其幅度变化大（即脉动大）。 （3）脉动大的直流电压须经过滤波电路变成平滑，脉动小的直流电，即将交流成份滤掉，保留其直流成份。

（4）滤波后的直流电压，再通过稳压电路稳压，便可得到基本不受外界影响的稳定直流电压输出，供给负载RL。

2．直流稳压电源原理

直流稳压电源是一种将220V工频交流电转换成稳压输出的直流电压的装置，它需要变压、整流、滤波、稳压四个环节才能完成，见下图。

T整流 工频交流脉动直流直流稳压电源方框图

滤波稳压 直流负载

其中：

（1）电源变压器：是降压变压器，它将电网220V交流电压变换成符合需要的交流电压，

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并送给整流电路，变压器的变比由变压器的副边电压确定。

（2）整流电路：利用单向导电元件，把50Hz的正弦交流电变换成脉动的直流电选用4个1N4001便可实现.

（3）滤波电路：可以将整流电路输出电压中的交流成分大部分加以滤除，从而得到比较平滑的直流电压。

（4）稳压电路：稳压电路的功能是使输出的直流电压稳定，不随交流电网电压和负载的变化而变化。

整流电路常采用二极管单相全波整流电路，在u2的正半周内，二极管D1、D2导通，D3、D4截止；u2的负半周内，D3、D4导通，D1、D2截止。正负半周内部都有电流流过的负载电阻RL，且方向是一致的。电路的输出波形如下图所示。

整流电路

2U20?2?3?4??tuo2U20?2?3?4??t输出波形图 在桥式整流电路中，每个二极管都只在半个周期内导电，所以流过每个二极管的平均电流等于输出电流的平均值的一半，即电路中的每只二极管承受的最大反向电压为2U2(U2是变压器副边电压有效值)。

在设计中，常利用电容器两端的电压不能突变和流过电感器的电流不能突变的特点，将电容器和负载电容并联或电容器与负载电阻串联，以达到使输出波形基本平滑的目的。选择电容滤波电路后，直流输出电压：Uo1=(1.1～1.2)U2，直流输出电流：

（I2是变压器副边电流的有效值。），

Io1I2??1.5~2?稳压电路可选集成三端稳压器7805便可实现输出为5V的直流稳压电源.

整体电源设计原理为：220V、50HZ——电源变压器——整流电路——滤波电路——稳压电路——输出U0

电源部分电路图：

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U178051VIVO3BR1C11000uFGNDTR1+5.02VoltsC24700nF2C32W005GTRAN-2P2S1nFC44700nF

图2.1 电源总体设计图 2.2信号源：

1.利用555集成定时器，构成多谐振荡器用来产生脉冲为1Hz,占空比为1/2的CP信号. 2. 555定时器制成多谐振荡器

多谐振荡器是一种自激振荡器，接通电源后不需外加触发便能产生矩形脉冲。

RV2R100k48U0QDC37ABCD5RV173%CV100k2GNDVCC54%TRTH6D2210A03C22D1110A030.01uf1555C1110uf 图2.2电路原理图：

2.3 倒计时电路

利用2片74LS192芯片实现十进制倒计时功能。

十进制可逆计数器74LS192引脚图管脚及功能表

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74LS192是同步十进制可逆计数器，它具有双时钟输入，并具有清除和置数等功能，其引脚排列及逻辑符号如下所示：

74LS192的引脚排列及逻辑符号

（a）引脚排列 (b) 逻辑符号

图中：为置数端，为加计数端，为减计数端，为非同步进位输出端，为清除端，Q0、Q1、Q2、Q3

为非同步借位输出端，P0、P1、P2、P3为计数器输入端，为数据输出端其功能表如下：

输入 MR 1 0 0 × 0 1 0 1 1 × × × × 输出 P3 P2 P1 P0 Q3 Q2 Q1 Q0 × × × × 0 d c b a d 0 c 0 b 0 a 1 × × × × 加计数 × × × × 减计数 通过对两片192的级联便可实现0-99的置数倒计.接好芯片,加好电源,地,等.在输入端我们设置好初始值,再令置数端有效即可预设初值.两片芯片采用串行连接方式连接,将低位借位信号加在高位CP端即可. 计数电路原理图如下:

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接置数开关 接1S脉冲

2.4 显示电路

D2LED-REDBUZ1BUZZERABC1312111091514D61312111091514U7:B74LS08QAQBQCQDQEQFQGU4QAQBQCQDQEQFQG74LS48U374LS48ABCDBI/RBORBILT4U3(LT)U4(LT)71264537126453ABCDBI/RBORBILTU5:A21374LS021U9:AU7:A13274LS32321245U10:A674LS21U5:B54674LS02U5:C74LS08810974LS02U5:D11131274LS02U6:A2112133326710Q0Q1Q2Q3TCUTCDU274LS192121374LS029U7:CU174LS19274LS08Q0Q1Q2Q33267UPDNPLMRD0D1D2D3151109541114UPDNPLMRD0D1D2D3TCUTCD15110954111438U11:B74S04241U12:A74LS00311N400174LS08U7:D13111274LS083D1U8:A25 图2.4显示电路 9

2.5 最后3S报警电路

根据任务书的要求，设计电路应具有最后3秒报时功能，即要求响半秒、停半秒共三下。这一功能实现的思路是：最后三秒响，那么就将最后三秒的信号取出；其半秒信号的报时可由信号源控制，因为信号源是一个占空比为50%的1s信号源，其波形中1秒的周期内有半个周期T即半秒的时间是高电平，那么高电平就可以驱动蜂鸣器报警。所以报时电路是由1个四线与门、1个二线与门、4双线或非门以及1个非门组成，双线或非门的输入端接十位片的四个端子的输出端，双线或非门接个位片的Q3、Q2端，双线或门接个位片的Q1、Q0端后再非，这三个门电路的输出以及1s或脉冲信号均作为四线与门的输入端，然后与门的输出端连接1个蜂鸣器就可完成报时功能。

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5.3、总体电路图

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D2LED-REDBUZ1BUZZERABC1312111091514D13121110915146U7:B74LS08QAQBQCQDQEQFQGU4QAQBQCQDQEQFQG74LS48U374LS48ABCDBI/RBORBILT4U4(LT)7126453ABCDBI/RBORBILTU3(LT)7126453U5:A21374LS021U9:AU7:A13274LS32321245U10:A674LS21U5:B54674LS02U5:C74LS08810974LS02U5:D11131274LS02U6:A2112133103267Q0Q1Q2Q3TCUTCDU274LS1921213326774LS029U7:C74LS08Q0Q1Q2Q3TCUTCDU174LS192UPDNPLMRD0D1D2D3151109541114UPDNPLMRD0D1D2D315110954111438U11:B74S04421U12:A74LS00R1(1)311N400174LS08U7:D13112U1:AQ1574LS08R2(2)12R11kJCLK116S4RKQ14R274LS761k3C11000nFRV2RVCC54=1U8:A2100k48U0QDC37ABCDRV173\V100k2GNDTRTH6D2210A03C22D1110A030.01uf1555C1110uf5

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/gq93.html