课程设计任务书课程设计任务书课程名称：课程名称： 数字电子技术数字电子技术题题 目：目：定时报警器设计定时报警器设计目录目录一、设计任务与要求.2二、方案设计与论证.2三、单元电路设计与参数计算.3四、仿真过程与仿真结果.4五、总原理图及元器件清单.7六、安装与调试.8七、性能测试与分析.8八、结论与心得.9九、参考文献.101定时报警器设计一、设计任务与要求1. 设计一个简单的定时器，并具有显示时间，清零输出指示的功能。2. 定时器有两位的十进数 LED 数码管显示，即十位数、个位数。3. 按动控制开关计数开始后，在 LED 数码管上显示出 0099。4. 具有清零的功能，且每次清零后，又开始从 00 开始。5. 每次时间到点进行报警 2S。6. 功能扩展：增加任意时间设置报警功能。二、方案设计与论证该设计可以采用 555 定时器接成的多谐振荡器提供秒脉冲信号，通过对两个十进制计数器外电路的连接构成任意进制的计数器，计数器的计数输出通过译码器由数码管显示出来，这样就实现了定时功能。通过逻辑变换，可以用逻2辑门实现到点时得到高电平并具有规定延时，再由高电平驱动蜂鸣器实现报警功能。将两计数器置数端接有效电平可实现预置数功能，若预置数设为报警点，即可实现任意时间报警功能；而接非有效电平可实现 0099 计数。设计框图如下：实验人员控制开关报警电路秒脉冲产生电路定时电路控制电路显示电路译码电路电路方案一：采用加法计数，两计数器输入端都接地。方案二：采用减法计数，两计数器输入端按预置数连接。由于定时的概念突显剩余时间，而且规定报警点为座位号，可将座位号设为预置数，这样采用减法计数更恰当。三、单元电路设计与参数计算1.秒脉冲产生电路：采用 555 定时器，如图连接电路。由振荡周期 T=（R1+R2）*C*ln21可得（R1+R2）（C*ln2）144.9K，可取 R1=R2=48K3通过调节电位器 R1、R2 即可得到 1s 周期脉冲信号。2.定时电路：采用两个 74LS190 计数器接成 46 进制减法计数器。将 46 设为预置数，即将高位 C 输入端和低位 B、C 端接高电平，其余输入端接地。将两个计数器输出端通过或非门（或者通过或门和与非门构成）接到置数端，由于 74LS190 为异步置数，即可实现 46 进制计数。将高位 C 端、低位 C 端和低位 A、B 端的异或相与接到蜂鸣器，即可实现到 46 报警并延时 2s。再将置数端经过单刀双置开关接电源即可实现 9900 减计数，经过开关接地即可实现任意时间报警。高位只有 C 端高电平时的状态表如下。01000110 01000101 01000100 01000011 01000010 01000001 01000000四、仿真过程与仿真结果1.当 R1、R2 取 48K 时仿真速度极慢，故取 5K 作为仿真。J3 闭合，J1 断开，4J2 置向 74LS30 端。仿真开始时如下所示，可见从 46 开始减计数。 2J1 一闭合，立刻回到预置数，即实现任意时间报警功能3.减计数至 00 时，由异步置数立刻置成 46，即为 46 进制。54.经过两秒延时，回到低电平，即可实现报警两秒。65.将 J2 掷向电源端，可实现 9900 计数。五、总原理图及元器件清单1、总原理图72、元件清单元件序号型号主要参数数量备注U074LS861四 2 输入异或门U174LS101三 3 输入与非门U2U1074LS042六反向器U1174LS3018 输入与非门U12，U1 374LS1902同步十进制加减计数器U14, U1574LS482七段译码器U16, U175101AG-N32七段发光二级管数码管R1，R20100K2电位器R3010K1电位器C2100nF2电容C1，C310uF2电解电容J1，J32开关J21单刀双置开关A1555-VIRTUAL1555 时基电路六、安装与调试8利用 Protel 软件画好原理图，再将原理图打印出来，然后印制到电路板上，再将电路板上剩余铜片腐蚀掉。用酒精清洗板上的碳墨后，对板钻孔，然后插上芯片管座、电位器、电容和开关进行焊接。焊接完成后插上芯片，接上自备手机充电器，调节电位器 R1、R2 至 48K 即可。Protel 软件画好原理图如下。七、性能测试与分析1. J1 断开，J2 置向 74LS30 端，J3 闭合。因为预置数为 46，所以从 46 开始减计数。从数码管显示可见，实物符合设计要求。2任一时间，按下 J1 然后自动挑起，数码管立刻显示预置数 46，同时蜂鸣器发出响声并响两秒，即实现任意时间报警功能。因为 J1 开关闭合即将两计数器置数端接地，实现预置数功能，而预置数点即为报警点，因此实现了设计的要求。3. 减计数至 00 时，数码管显示立刻置成 46，即为 46 进制。因为 74LS190为异步置数计数器，不需要等待脉冲信号作用，所以 00 不计入循环数，即实现 46 进制。同时蜂鸣器发声并响两秒，实现了每次时间到点进行报9警 2S 功能。4. 将 J2 掷向电源端，从数码管显示可见能实现 9900 计数。因为将 J2 掷向电源端，即是让两计数器置数端工作在非有效电平从而不能置数，实现9900 计数。八、结论与心得通过本次实训，完成了定时报警器的课程设计任务，达到了设计要求，同时我从中也受益匪浅。在短短的一周，要完成从找资料、构思电路、仿真、手工制版到焊接，所以我很珍惜时间，放弃午休、晚睡早起地赶进程。一有问题就翻课本找资料，单独完成了整个课程设计。在仿真时，由于 74LS48 为共阴译码器，驱动共阴数码管，而发现元件库里数码管有CA 和 CK 端之分，开始用 CA 无论怎么试都出错，才知道原来有 CA 端的是共阴数码管。而原理图要用到开关，自己找了半天都没找着，后来在老师指点下才知道原来 SP 就是开关符号，有种柳暗花明的感觉。经过一次次仿真的失败，到最后的成功，我体会到成功的滋味，也培养了我的耐心。仿真成功后，又一大难题是手工制板。由于刚学 Protel 电路设计软件，对其应用还很生疏，所以为打印原理图下了不少功夫，开始用mil 宽线连接，后来看同学用mil 线宽打印出来的线都很细很容易断，所以又重新用mil 连线，为了使跳线尽量少，在保证有一定间隙下我让线尽可能地从芯片底下穿过。线还是细了点，所以我在印制过程都很小心，并让板在印制机上过了遍，印制完后又用墨笔涂了几处易断点，所以腐蚀过后线虽然很细，但基本上没断，自己很是兴奋！接下来就是安装焊接了。因为知道电路板只有一个，而且线与线间隙又很小，所以我格外注意焊接。我拿上学期课程设计留下来的板熟悉下焊接，发现一边放锡一边焊接很快就能焊好，对比以前我总是先上好锡再焊接更快更牢。焊好后，我清干净电烙铁上的锡，然后去吸焊点上过多的焊，这样既美观又更加牢固，感觉跟上学期焊的就不是一个档次了。这次实训，因为重视，我总是疲惫地往返于宿舍于实验室之间，流了许多的汗水，但设计了实用定时报警器出来，我收获了成功的喜悦。10九、参考文献1、阎 石数字电子技术基础(第五版)高等教育出版社 P298305，P4944982、陈金西数字电路实验与综合设计厦门大学出版社 P4345,P1651683、李响初，阙爱仁，李喜初实用电子控制线路 200 例中国电力出版社 P1261294、孙余凯，吴鸣山，项绮明新型电子通用单元电路电子工业出版社 P2502525、丛书编委会报警器、警示器应用电路集粹机械工业出版社 P46586、张莲，蒋亮，孙玉林Protel 电路设计入门与应用机械工业出版社 P6678