倒计时报警电路毕业设计方案.doc

NANCHANG UNIVERSITY 毕 业 论 文 设 计diploma project and thesis（）题 目： 倒计时报警电路 英文题目： Countdown alarm circuit 学 院： 高等职业技术学院 系 别： 信工系 专 业： 应用电子技术 班 级： 09级应电班 学生姓名： 刘彬彬 学 号： 指引教师： 谭金平 起讫日期:12月10日5月15日 二 一 一 年 十二月目录前言 1任务书 21、 总体方案选取与论证 3 1.1、方案一 5 1.2、方案二 5 1.3、对比选取 52、单元电路与总电路设计 6 2.1、电源电路 6 2.2、信号源电路 8 2.3、倒计时电路 9 2.4、显示电路 11 2.5、报警电路 113、实验装调 133.1、电源调试 123.2、1秒信号源连接与调试 123.3、译码显示连接和调试 123.4、计数器连接和调试 133.5、报警电路连接和调试 134、实验总结 14附录：附1、元器件清单 附2、集成电路芯片管脚图 附3、总体电路图前言电子技术综合课程设计是针对模仿电子技术，数字逻辑电路及电路分析课程规定，对咱们进行综合性实践训练实践学习环节，它涉及选取课程、电子电路设计、组装。调试和编写总结报告等实践内容。通过课程设计实现如下三个目的:第一，让学生初步掌握电子线路实验、设计办法。即学生依照设计规定和性能参数，查阅文献资料，收集、分析类似电路性能，并通过组装调试等实践活动，使电路达到性能指标；第二，课程设计为后续毕业设计打好基本。毕业设计是系统工程设计实践，而课程设计着眼点是让学生开始从理论学习轨道上逐渐引向实际运用，从已学过定性分析、定量计算办法，逐渐掌握工程设计环节和办法，理解科学实验程序和实行办法。第三，培养勤于思考习惯，同步通过设计并制作电子产类品，增强学生这方面自信心及兴趣。本课程设计简介是数字逻辑电路中以TTL集成电路为基本数显，声响倒计时器，以电路基本理论为基本，着重简介电路设计装调及性能参数调试办法. 本课程设计应达到如下基本规定：（1） 综合运用电子技术课程中所学理论知识独立完毕一种数显，声响倒计时器设计。（2）通过查阅手册和参照文献资料，培养独立分析和解决实际问题能力。（3）熟悉惯用电子元器件类型和特性，并掌握合理选用原则。（4）掌握电子电路安装和调试技能。（5）熟悉使用各类数字电子仪器。（6）学会撰写课程设计论文。（7）培养严肃认真工作作风和严谨科学态度。在倒计时器课程设计中，得到指引教师关怀与勉励，并且得到了许多同窗得无私协助，在这里表达感谢。同步，因设计者水平有限，设计论文中错误在所难免，恳请各位不吝指正。PrefaceElectronic technology course design for analog electronic technology，digital circuit and logical circuit analysis course requirements，the comprehensive practice training practice learning link，includes the choice of course，electronic circuit design，assembly. Commissioning and writing reports the content of practice. Through the curriculum design to achieve the following three goals：first，to make the students master the electronic circuit experiment，design method. The students according to the design requirements and performance parameters，the consult literature material，collect，analysis of similar circuit performance，and through the assembly debugging practice，make the circuit to achieve performance index；second，designed for the follow-up of graduation design to lay a good foundation. Graduation design is the system engineering design practice，and curriculum design is the focus for students starting from the theoretical study of track leading up to the practical application，has been studied from the qualitative analysis，quantitative calculation method，and gradually master the engineering design steps and methods，to understand the scientific experimental procedures and implementation method. Third，training thinking habits，at the same time，through the design and production of electronic products，enhance the students self-confidence and interest.This course is designed to introduce the digital logic circuit for TTL integrated circuit based on digital display，voice countdown timer circuit，with the basic theory as the foundation，emphatically introduces the circuit design installation and performance parameters of the debugging method. This course should be designed to achieve the following basic requirements:( 1) the integrated use of electronic technology course in the theory of knowledge independently completed a digital countdown timer，sound design.( 2) by manual inspection and reference information，the cultivation of independent analysis and the ability to solve practical problems.( 3) be familiar with electronic components commonly used types and characteristics，and master the selection principle.( 4) Master of electronic circuit installation and debugging skills.( 5) familiar with the use of various types of digital electronic instrument.( 6) learn to write the curriculum design papers.( 7) develop serious work style and rigorous scientific attitude.In countdown timer design course，guidance teachers concern and encouragement，and got a lot of classmates have selfless help，here thanks. At the same time，because the designer level is limited，design of error can hardly be avoided，I urge you to hesitate.任务书数显声响倒计时电路设计一 任务及规定设计并制作一种数显声响式倒计时电路。规定如下：1 电路具备1099秒可预置定期功能。2 有两个数码管显示计时时间，用一只LED批示计时开始与结束。按预置（开始）按钮，数码管显示定期时间，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 电路具备开机预置数功能。5 电路具备最后三秒报时功能，规定响半秒停半秒，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。二 参照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本课程设计资料1. 整体方案论证及框图依照任务书规定咱们本次课设选用计数器件为74LS192，它是加、减可逆十进制计数器，通过两片192级联可实现10-99到计时.另一方面咱们选用了555定期器构成多谐振荡器，使之能产生一种1Hz方波信号来作为192时序脉冲，从而为计数芯片提供CP,又由于咱们要选用2片计数器构成2位计数状态，固要采用计数器级联办法，咱们选用是串行进位级联，由于这个大大加快了运营速度。整个电路系统需要5V电压驱动,因而，咱们采用一种220V-9V变压器，通过整流桥,滤波电容及一种三端稳压器7805来实现所需5V电压。由任务书可知最后三秒咱们需要实现报警,蜂鸣器规定响半秒停半秒,因而咱们必要以秒为单位脉冲并且占空比必要为1/2，并且因此咱们由555多谐振荡器来完毕。555多谐振荡器功能就是你可以调节它电阻和电容来得到不同频率和不同占空比脉冲信号。有了脉冲和计数芯片后咱们还需要数字显示屏,咱们选用是共阴极七段数码管,但与其匹配尚有驱动芯片CD4511,它具备绎码,琐存等功能,通过加上上拉电阻加大驱动电流从而显示出0-9数字.当倒计时显示进行到03，02，01这三个数字得时候就报警，以蜂鸣器响声来表达；这个可以用一种四线与门来实现，四线与门四个输入分别为十位计数器进位信号，多谐振荡器输出端，个位高两位通过或非输出端与低两位通过或门输出端。然后四线与门背面接蜂鸣器就可以完毕报警功能。考虑到任务书规定有两个数码管显示计时时间，用一只LED批示计时开始与结束。按预置（开始）按钮，数码管显示定期时间，LED灯不亮；再按预置（开始）按钮，LED亮，倒计时开始。倒计时结束时，计数器停止计数，LED灯不亮。因而咱们还需引出一路信号用来批示倒计时开始与结束,由于选用计数芯片192置数端LD为低时置数,为高时加上CP便可实现计数,因而咱们将全零信号求反后和置数端相与便可实现所需功能.整体设计框图555信号发生器74LS192计数器最后3S报警电路七段数码管译码显示置数开关1.1 方案一采用普通开关对192进行置数,用开关闭合与启动分别产生边沿,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用.1.2 方案二在开关方面进行改进,运用JK触发将其接成T触发器,进行不同状况下反转,模仿开关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,减少了电路复杂限度.1.3 对比选取改进前 改进后通过上图对比咱们选用方案二,得到了简朴,清晰电路,并为日后电路连接带来了很大以便,此外方案二JK反转开关以便可靠,为整个电路增长了更优质稳定性.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，一方面必要采用电源变压器将电网电压减少获得所需要交流电压。（2）降压后交流电压，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）脉动大直流电压须通过滤波电路变成平滑，脉动小直流电，即将交流成分滤掉，保存其直流成分。（4）滤波后直流电压，再通过稳压电路稳压，便可得到基本不受外界影响稳定直流电压输出，供应负载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直流电压装置，它需要变压、整流、滤波、稳压四个环节才干完毕，见下图。直流稳压电源方框图其中：（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交流电压，并送给整流电路，变压器变比由变压器副边电压拟定。（2）整流电路：运用单向导电元件，把50Hz正弦交流电变换成脉动直流电选用4个1N4001便可实现.（3）滤波电路：可以将整流电路输出电压中交流成分大某些加以滤除，从而得到比较平滑直流电压。（4）稳压电路：稳压电路功能是使输出直流电压稳定，不随交流电网电压和负载变化而变化。整流电路常采用二极管单相全波整流电路，在u2正半周内，二极管D1、D2导通，D3、D4截止；u2负半周内，D3、D4导通，D1、D2截止。正负半周内部均有电流流过负载电阻RL，且方向是一致。电路输出波形如下图所示。整流电路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，因此流过每个二极管平均电流等于输出电流平均值一半，即 。电路中每只二极管承受最大反向电压为(U2是变压器副边电压有效值)。在设计中，常运用电容器两端电压不能突变和流过电感器电流不能突变特点，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目。选取电容滤波电路后，直流输出电压：Uo1=(1.11.2)U2，直流输出电流：（I2是变压器副边电流有效值。），稳压电路可选集成三端稳压器7805便可实现输出为5V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电源某些电路图：电源总体设计图2.2信号源：1.运用555集成定期器，构成多谐振荡器用来产生脉冲为1Hz,占空比为1/2CP信号.2. 555定期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。电路原理图：2.3 倒计时电路运用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74LS192是同步十进制可逆计数器，它具备双时钟输入，并具备清除和置数等功能，其引脚排列及逻辑符号如下所示：74LS192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，为非同步借位输出端，P0、P1、P2、P3为计数器输入端，为清除端，Q0、Q1、Q2、Q3为数据输出端其功能表如下：输入输出MRP3P2P1P0Q3Q2Q1Q01000000dcbadcba011加计数011减计数通过对两片192级联便可实现0-99置数倒计.接好芯片,加好电源,地,等.在输入端咱们设立好初始值,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:接置数开关 接1S脉冲2.4 显示电路该模块采用两片共阴极七段数码管将倒计时数字显示出来,此外还需两片CD4511从而对显示管进行驱动.将高低不同电平转换成能容易辨认数字.(注意:驱动时加上恰当大上拉电阻)显示电路基本原理图如下:2.5 最后3S报警电路依照任务书规定，设计电路应具备最后3秒报时功能，即规定响半秒、停半秒共三下。这一功能实现思路是：最后三秒响，那么就将最后三秒信号取出；其半秒信号报时可由信号源控制，由于信号源是一种占空比为50%1s信号源，其波形中1秒周期内有半个周期T即半秒时间是高电平，那么高电平就可以驱动蜂鸣器报警。因此报时电路是由1个四线与门、1个二线与门、4双线或非门以及1个非门构成，双线或非门输入端接十位片四个端子输出端，双线或非门接个位片Q3、Q2端，双线或门接个位片Q1、Q0端后再非，这三个门电路输出以及1s或脉冲信号均作为四线与门输入端，然后与门输出端连接1个蜂鸣器就可完毕报时功能。报警电路原理图如下;接时钟信号3.实验装调及故障解决3.1电源调试。一方面按照设计单元电路连接好电路，然后接通220V电源，注意接交流电时候不能将两根导线短接，否则会浮现不安全事件，用万用表交流电压档测变压器输出与否为9V。如果不是则也许是领错了变压器，应及时更换，确认前面无误后，测整个电路输出与否为直流+5V,此时应用万用表直流电压档。若不是，用万用表逐渐检查电路，有也许是导线没有连接好或者某个期间浮现了问题。3.21秒信号源连接于调试。按照设计好信号源电路连接好电路，图中两电阻用电位器来代替。检查无误后接通+5V电源。555输出端接万用表，观测指针摆动状况，如果摆动周期大概为一秒，且摆动幅度较大，则1秒信号源接通无误，如果理论计算值与实际电路有差别，可以通过调节电位器来调节周期使之产生是咱们想要频率。3.3、译码显示连接和调试将数码管公共端接高电平，然后用电源正极分别测试各个管脚。拟定每个数码管都正常。加限流电阻，否则通电后就把7段译码管烧坏了！发光二极管工作电压普通在1.8V-2.2V，为计算以便，普通选2V即可！发光二极管工作电流选用在10-20mA，在将译码器和数显管连接好，给译码器输入端置数，看数码管显示对不对，如果都好着则这某些做好了。接线时红线是电源，白线是地线。3.4、计数器连接和调试。计数器连接时先依照原理图将各管脚都按照管脚图连接好检查接线无误后接上电源对计数器某些进行检测。咱们用了两片74LS192。调试时是分别对个位和十位进行调试。先运用实验室得信号发生器给个位得计数器一种脉冲然后通过给计数器置数端置数（不能置超过九数字否则会乱码）观测能否正常做减法运算然后再检查十位，检查无误后将她们级联（把个位得进位端接在十位得CP脉冲端）观测两个计数器能否同步正常计数。计数器电源和地线与前面电路同地同电源。3.5、报警电路连接和调试。报警电路重要有各种门电路构成，当倒计时显示进行到03，02，01这三个数字得时候就报警，以蜂鸣器响声来表达，并且停半秒响半秒，要让蜂鸣器响，必要是十位74LS192输出全为0，即十位74LS192TCD端为0，个位高位全为0，地位不全为0，才会报警。这个可以用一种四线与门来实现，四线与门四个输入分别为十位计数器进位信号，多谐振荡器输出端，个位高两位通过或非输出端与低两位通过或门输出端。然后四线与门背面接蜂鸣器就可以完毕报警功能。但在实际电路运营中不是在后三秒而是在其她数字得时候报警，由于其她某些都是一种一种检测过并且报警器不但仅在03 02 01时响还在所有得3 2 1都响这是咱们分析也许是十位得进位信号没有接进电路，因此就分析也许是门电路浮现了问题，于是就开始检测或非门跟或门以及与门与否可以正常工作（用高低电平直接接进门电路却发既有一种片子输出总是为零）因此就拟定了问题所在并且更换了一种门这时电路就可以正常工作了。实验总结与感受电路安装与调试是咱们这次课程设计重要任务之一，也是整个过程最难阶段。在整个过程中我和我搭档们把在问题检测不出来得时候把电路重新连接了几遍，由于图纸设计和理论是最基本得，因此咱们花了一种下午时间来进行检查，电源，信号源与数显某些基本没有问题，唯一有争议得就是报警与LED灯批示作用某些。在详细分析这两个某些之后我和我同伴就开始了实物安装，咱们非常认真细致安插，安装一种检查一种，安装好之后用万用表来检测。由于如果不检测得话当电路都级联在一起时候就很难检查出电路故障，在接了几次之后，发现还是有些复杂而不像刚开始想象呢般简朴，线太多了，常搞得咱们头昏眼花得。并且还发现元器件室没有咱们要得74LS90，74LS48芯片，于是咱们就决定重新设计电路图，用74LS192芯片，咱们对74LS192并不是很熟悉，只懂得它们功能相似，但是对于其真正工作原理，却一知半解，于是我就上网搜索了它管脚图与功能图并且不久设计出了电路图，这之后我和我同伴立即重新要了几种芯片，开始了实物安装，还是像第一次那样，依然很认真细致做。装好之后电路运营正常，这是咱们都很兴奋可是过了一会之后电路又开始显示乱码，一会计数正常一会又是乱码或是只浮现奇数，并且蜂鸣器与批示灯也不是很稳定，于是又把电路重新检查一遍，用万用表测量芯片时候有管脚一会没有压降，一会有压降。当咱们把整个电路图又重新研究了几遍之后发现也许是面包板下面得引脚太长互相碰触引起或者是触发器给出得高低电平不精确导致电路不可以精确辨认因此浮现这些问题。并且实际电路运营中不是在后三秒而是在其她数字得时候报警，于是就开始检测或非门跟或门以及与门与否可以正常工作（用高低电平直接接进门电路却发既有一种片子输出总是为零）因此就拟定了问题所在并且更换了一种门这时电路就可以正常工作了。数电课是咱们上个学期重点课程，应当可以说是我比较感兴趣一种课程。由于数电跟模电是一种教师带得因此最初时候还没有从模电思维转换过来，但是最后还好我徐徐发现了数电自身乐趣就觉得数电也挺简朴得。也就很期待咱们数电课程设计到来，不久通过三个紧张而又充实礼拜课程设计也接近了尾声，通过三周奋战我课程设计终于完毕了。在没有做课程设计此前觉得课程设计只是对我所学知识单纯总结，但是通过这次做课程设计发现自己看法有点太片面。课程设计不但是对前面所学知识一种检查，并且也是对自己能力一种提高。通过这次课程设计使我明白了自己本来知识还比较欠缺。自己要学习东西还太多，此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，我明白了学习是一种长期积累过程，在后来工作、生活中都应当不断学习，努力提高自己知识和综合素质。本次课程设计使我重新又学习了数字电子技术关于知识，电子电路mulsitis，word等惯用办公软件掌握更加纯熟，以及理解了更多惯用芯片工作原理与工作方式。总之，不论学会还是学不会确觉得困难比较多，真是万事开头难，不懂得如何入手。最后终于做完了有种如释重负感觉。此外，还得出一种结论：知识必要通过应用才干实现其价值！有些东西觉得学会了，但真正到用时候才发现是两回事，因此我以为只有到真正会用时候才是真学会了。在此要感谢咱们指引教师对咱们悉心指引与协助。在设计过程中，我通过查阅大量关于资料，与同窗交流经验和自学，并向教师请教等方式，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能力。相信会对此后学习工作生活有非常重要影响。并且大大提高了动手能力，使我充分体会到了在创造过程中摸索艰难和成功时喜悦。虽然这个设计做也不太好，但是在设计过程中所学到东西是这次课程设计最大收获和财富，使我终身受益。附录:1. 元器件清单器件名称数量器件名称数量NE5551 电阻300欧/18CD4511272.5千欧/274LS1922IN40016共阴极七段数码管2电容4.7uF/1接触式开关11mF/178051100uF/1压控陶瓷蜂鸣器110nF/122uF/174LS08174ls20 174LS04174ls022变压器1发光二极管1LED-red1 7476N12、 集成电路芯片管脚图 74ls20 3、总体电路图