可预置定时器的设计.doc

可预置定时器 设计报告 一、设计目的： 1、熟悉集成电路的引脚安排掌握各芯片的逻辑功能及使用方法了解面包板结构及其接线方法了解的组成及工作原理熟悉的设计与制作。 3、设计报警电路。 4、设计时序控制电路。 三、设计过程： 1、设计方案： 本课题有多种设计方案，可行的方案如下 （1）脉冲发生器的设计： 脉冲发生器可以用555定时器来实现，也可以用正弦波振荡器来实现。555定时器可以产生方波，用来为后面的时序电路提供时钟脉冲。555定时器可以搭置固定占空比的方波发生器，也可以搭置可调占空比的矩形波发生器，其两种方案的电路如下图： A）用555定时器搭置的脉冲发生器： 方案1 占空比可调的方波发生器 方案2 可调周期的方波发生器 方案1：如果电路的，而且占空比固定不变。如果要实现占空比可调，可采用如方案1图所示电路。由于电路中二极管、的单向导电特性，使电容器的充放电回路分开，调节电位器，就可调节多谐振荡器的占空比。电位器RP触点以上的电阻为，触点以下的电阻为。设= + ,=+,图中，通过、向C1充电，充电时间为 0.7 电容器通过、及555中的三极管T放电，放电时间为 0.7 因而，振荡频率为 电路输出波形的占空比为 方案2： 如上图，接通电源后，电容C2被充电，当上升到时，使为低电平，同时放电三极管T导通，此时电容C2通过RV1和T放电，下降。当下降到时，翻转为高电平。设为RV1触点上方的电阻与R1的和，为触点下方的电阻。电容器C2放电时间为 当放电结束时，T截止，将通过、向电容器充电，由上升到所需的时间为 当上升到时，电路又翻转为低电平。如此周而复始，于是，在电路的输出端就得到一个周期性的矩形波。电路的振荡频率为 B）用正弦波振荡器构成的脉冲发生器： 正弦波振荡器构成脉冲发生器原理图 正弦波振荡器产生振荡脉冲，由施密特触发器产生方波，由于本设计未采用此电路，所以具体工作原理不在赘述。 C）方案比较： 555是比较常见的芯片，此课题中需要产生时钟脉冲，而由正弦波振荡器构成的脉冲源的频率调节实现比较困难。但是555定时器构成的脉冲源可以实现周期可调与占空比可调。而周期可调的脉冲发生电路，满足此课题的要求。因此选用周期可调的方波脉冲发生电路。 置数电路设计： 置数电路的设计可以用开关直接输入置数数据，可以用74LS161计数器来实现计数，从而实现置数功能。具体的思路是，利用方波脉冲发生器，通过开关控制输入脉冲，达到置数的功能。具体的电路原理图如下： 置数电路原理图 可预置时间的定时电路设计： 定时器的设计可以用74LS192、74LS193实现，其原理是，用振荡器产生的脉冲作为74LS192、74LS193的时钟脉冲，这样可以使芯片的数据输出端的二进制数累加，然后送至数码管译码/驱动器，驱动数码管显示数据。原理图如下： 可预置时间的定时电路原理图 报警电路的设计： 当定时器的输出到一定的时刻时，需要报警。可以用LED灯来提示，也可以用喇叭来报警。当定时器的输出满足一定条件时，可以用特定条件下产生的信号来触发报警电路，实现报警。报警电路，是用触发器或者555定时器实现。具体的实现电路原理图如下： 方案1 用扬声器实现 方案2 用发光二极管实现 方案1：利用555定时器产生振荡波，当报警信号到来时，驱动扬声器发声，从而实现报警。 方案2：使用JK触发器或者D触发器，驱动发光二极管来实现报警功能。当报警信号脉冲到来时，输入到触发器的时钟脉冲输入端，是输出端的电平翻转为高电平，从而驱动发光二极管发光。 2、方案论证 定时器总体方框图如图所示 设计方框图 其工作原理为：555定时器产生方波作为时钟信号，脉冲发生器的时钟周期由C2和R2决定。将脉冲发生器的脉冲周期设为1,即 T==1s 则可以产生脉冲周期为1s的方波脉冲。 清零开关为SW5，在置数前，先给一个清零信号，是74LS161计数器从零开始计数。预置时间，分别接通SW3和SW4,实现高位和低位的置数。定时器的定时范围是0~99秒，74LS161为4位2进制计数器，实现预置时间的功能，R9，R10，R11，R12为下拉电阻，当74LS161的四个输出端从0000~1010时，反馈到置数端，从零开始计数。74LS93为4位2进制双触发计数器，其中U11和U12两个非门实现缓冲。在本实验中实现减计数的功能，使数码管显示从预置时间到00减计数，当计数到00的时候蜂鸣器发出报警声，告知定时时间已到。 3、电路设计 （1）实验设计原理图： 图1 实验原理图 （2）各部分电路的设计原理图： A)报警电路的设计原理图： 可以用触发器实现。初始状态，数据输入端的处于高电平。当满足报警要求，由输入端INPUT接受脉冲，时数据