定时器课程设计任务书

电子技术基础课程设计任务书注：1、此表一组一表二份，课程设计小组组长一份；任课教师授课时自带一份备查。2、课程设计结束后与“课程设计小结”、“学生成绩单”一并交院教务存档。摘要题目实用电子定时器内容及要求：1、要求采用CMOS时基电路为核心器件；2、定时时间可在1h可调；3、同时有发光二极管指示工作状态。进度安排1、方案论证2天2、分析、设计、3天3、焊接、调试、实现3天4、检查、整理、写设计报告、小结2天学生姓名：指导时间指导地点：任务下达任务完成考核方式1.评阅□2.答辩□3.实际操作□4.其它□指导教师系（部）主任随着时代的进步，电子行业的发展，定时器的设计和结构原理发生了巨大的变化。传统的定时器都是使用发条驱动式、电机传动式或电钟式等机械定时器。电子定时器相对传统定时器来说，体积小、重量轻、造价低、精度高、寿命长、而且安全可靠、调整方便、适于频繁使用。电子定时器使相当多需要人控制时间的工作变得简单了许多。随着电子定时器的广泛应用，他在人们的学习、工作、日常生活中起到了举足轻重的作用，人们甚至将定时器用在了军事方面，制成了定时炸弹，定时雷管。现在的不少家用电器都安装了定时器来控制开关或工作时间。此次定时器的设计主要由555定时器构成的时基电路来实现功能，其中555定时器组成的单稳态触发器电路暂稳态时间为可调，通过调节Rp电位器和RC组成的定时电路中电阻和电容的大小，来调节定时的时长，让负载在这段时间内一直工作。目录1.总体方案的设计与选择................................................................................................................11.1.方案原理构思...................................................................................................................11.1.1.提出原理方案...................................................................................................................11.1.2.原理方案的比较与选择...................................................................................................11.2.总体方案的确定...............................................................................................................21.2.1.单元电路的选择与设计...................................................................................................21.2.2.元器件的选择...................................................................................................................21.2.3.参数计算...........................................................................................................................21.2.4.总体电路...........................................................................................................................32.总体电路图,印刷板图及相关说明...............................................................................................33.计算机仿真及相关说明................................................................................................................53.1.仿真电路图及仿真结果...................................................................................................53.2.仿真过程阐述...................................................................................................................74.安装调试........................................................................................................................................84.1.元件引脚识别...................................................................................................................84.2.元件的检测.......................................................................................................................94.3.用到的仪器仪表...............................................................................................................94.4.调试步骤...........................................................................................................................94.5.调试常见的故障与处理方法.........................................................................................135.心得体会......................................................................................................................................146.参考文献......................................................................................................................................1411.总体方案的设计与选择1.1.方案原理构思1.1.1.提出原理方案方案一：时基电路产生连续方波的定时器时基电路由555定时器或晶振组成的多谐振荡器，此时基电路产生一组连续的方波，通过多次分频之后，得到频率为1Hz的脉冲方波，作为触发脉冲连接到多级计数器的CP脉冲输入端。计数器的实际上是对触发脉冲进行分频。计数器的第N级输出端输出的是对触发脉冲进行2N分频后的脉冲方波。通过选择开关，将输出的方波接到D触发器的CP触发脉冲输入端，数据端接到高电平，输出端接LED或驱动电路。方案二：时基电路产生单个方波的定时器时基电路由555定时器组成的单稳态触发器，此时基电路产生单个方波，暂稳态方波直接用于定时，也就是把555定时器的输出端直接接到LED或驱动电路。1.1.2.原理方案的比较与选择在上面提到的两个方案中，我们需要从中选择其中一个来继续。因此需要进行比较两个方案的优劣进行选择，比较如下：方案一是运用计数器对脉冲方波的分频来设计定时时间的长短。这个方案需要设计者熟悉555定时器、计数器的知识运用，另外，定时时间较为准确和容易确定。但是，定时的时间是离散的，只能定时有限的时间种类数，这和计数器的级数直接相关。而且所用的元器件比较多，在做实物图和设计PCB时，可能容易出错。方案二是通过RC定时电路，555时基电路，集成电路来实现的.此方案需要了解555定时器和定时电路的原理以及外围电路的设计等。外围电路也是比较简单.一个555时基模块；一个RC定时电路模块，而且电路比较简单，定时时间是连续可调的，所用元件种类和个数较少。通过以上对两种方案的分析，我们可以知道,由于我们对数字电路比较熟悉，刚学完，也2比较了解，而且为了避免一些不必要的麻烦，因此决定采用方案二来完成本次设计。1.2.总体方案的确定1.2.1.单元电路的选择与设计每个模块即为一个单元，在555时基电路这模块中，通过闭合开关SB，使输入端由低电平变为高电平，从而达到控制家用电器（发光二极管代替）的作用；在RC振荡电路这块中，通过改变电阻电容的大小和调节电位器来控制定时时间的长短，从而让发光二极管在这段时间发亮，过了这段时间，停止工作而熄灭。电源模块需要一个单刀单掷开关，控制信号的输入。为保护电路和电源，可以接入一个稳压管防止电源接反，而且接入一个电源提示灯，显示电源接入是否正常。1.2.2.元器件的选择根据以上设计分析,我们选择的元件必须符合设计的要求才行，因此按照每个模块作出如下选择：LED1，LED2可分别选用红色与黄色发光二极管。Rp最好采用电位器，如：WH5-1A-X型，R1-R4采用RTX-1/8W,R5用RJ-1/2W，C1，C4可采用16V的铝电解电容，若采用普通CD11-16V型电解电容，应选优质品。C3采用CT1型瓷介电容或CT4型独石电容，C5采用耐压400-600V的聚丙烯电容：CBB-630V。LED1，LED2可分别选用红色与绿色发光二极管，SB选用小型单刀单掷开关。1.2.3.参数计算在555定时器组成的多谐振荡器定时时间为：t=1.1（Rp+R3）*C2，假设数据：R3=100K，C2=1000u，此时t取决于电位器的大小，当Rp=4.7M最大，代入式中：t=1.1（4.7*10^6+1*10^5）*10^-3,可得t=61min左右，基本可以满足要求，当Rp=0时，：t=1.1*1*10^5*10^-3，t=110s左右。31.2.4.总体电路经过一系列设计的方案确定及计算,我们得出以下电路：（如图1所示）（图1：总体电路）在定时时间内，LED1灭，LED2亮，时间一到，LED1亮，LED2灭。2.总体电路图,印刷板图及相关说明用AltiumDesigner09软件完成原理图的设计(如图2a所示)在新建的PCB板下导入网络表.设置接线规则,将元件排列好,再进行布线,生成的PCB板（如图2b所示）4（图2a：原理图）（图2b：PCB单面制版覆铜）53.计算机仿真及相关说明3.1.仿真电路图及仿真结果本设计仿真用的软件是Multisim软件,它的功能比较强大,基本可找到所有常见的元件.我们从Multisim软件中找