顺序定时控制电路设计报告

武汉理工大学《专业课程设计（一）》课程设计说明书1课程设计任务书学生姓名：专业班级：指导老师：工作单位：题目：顺序定时控制电路设计初始条件：直流可调稳压电源一台、万用表一块、面包板一块、元器件若干、剪刀、镊子等必备工具要求完成的主要任务：（包括课程设计工作量及其技术要求以及说明书撰写等具体要求）1、技术要求：设计一个三级顺序定时控制电路，可用于程序定时控制，使三级定时顺序触发，控制定时时间可调。2、主要任务：（一）设计方案（1）按照技术要求，提出自己的设计方案（多种）并进行比较；（2）以NE555时基集成电路为主，设计一个顺序定时电路（实现方案）；（3）依据设计方案，进行预答辩；（二）实现方案（4）根据设计的实现方案，画出电路逻辑图和装配图；（5）查阅资料，确定所需各元器件型号和参数；（6）在面包板上组装电路；（7）自拟调整测试方法，并调试电路使其达到设计指标要求；（8）撰写设计说明书，进行答辩。3、撰写课程设计说明书：封面：题目，学院，专业，班级，姓名，学号，指导教师，日期任务书目录（自动生成）正文：1、技术指标；2、设计方案及其比较；3、实现方案；4、调试过程及结论；5、心得体会；6、参考文献成绩评定表时间安排：课程设计时间：18周－19周18周：明确任务，查阅资料，提出不同的设计方案（包括实现方案）并答辩；19周：按照实现方案进行电路布线并调试通过；撰写课程设计说明书。指导教师签名：年月日系主任（或负责老师）签名：年月日武汉理工大学《专业课程设计（一）》课程设计说明书2目录1技术指标：................................................................................................................31.1设计目的：.....................................................................................................31.2设计分析：.....................................................................................................32方案一：....................................................................................................................32.1方案简介：.....................................................................................................32.2工作原理：.....................................................................................................42.3定时控制部分电路：.....................................................................................42.4计数部分：.....................................................................................................53方案二：....................................................................................................................63.1方案简介：.....................................................................................................63.2工作原理：.....................................................................................................74方案比较：................................................................................................................75实现方案：................................................................................................................85.1方案简介：.....................................................................................................85.2元件作用以及工作原理：.............................................................................96调试过程：................................................................................................................96.1第一次测试：...............................................................................................106.2第二次调试：...............................................................................................106.3第三次调试：...............................................................................................107思考及心得体会：..................................................................................................107.1思考...............................................................................................................107.2心得体会：....................................................................................................118参考文献..................................................................................................................12武汉理工大学《专业课程设计（一）》课程设计说明书3顺序定时控制器设计1技术指标1.1设计目的设计一个三级顺序定时控制电路，可用于程序定时控制，使三级定时顺序触发，控制定时时间可调。1.2设计分析电路要实现定时功能就必需有定时装置，而555定时器很容易能是电路的定时功能。555定时器计时方式有两个一个是单稳态触发器还有一个是多谐振荡器，如果用单稳态定时器，则直接可以实现定时功能，二多谐振荡器则还需要借助其他计数装置才能实现定时功能。又因为是三级定时器，所以至少需要三个定时结构，并且在上级定时器定时结束，输出能激励下级定时器开始工作。根据以上分析设计电路如下。2方案一2.1方案简介本方案每级都是由n个jk触发器组成的定时电路且都是用555定时器组成的多谐振荡器提供的连续脉冲进行驱动脉冲源电路如图所示武汉理工大学《专业课程设计（一）》课程设计说明书4图1脉冲源电路图电路由一个555定时器两个电阻两个电容两个二极管组成其中5脚电容起抗干扰作用，二极管利用单项导电性，改变周期公式，使得一个周期内两个电阻分别导通一次。2.2工作原理电路接通瞬间各电容没有储能2,6端都处于低电平工作状态，Rs触发器处于置一装态，晶体管处于截止状态，随着电容C2充电2，6端电势逐渐升高，知道大于2/3Vcc，当电容两端电压大于2/3Vcc时rs触发器处于置零状态，T导通电容C2放电，2,6端电压下降。直到Vc2小于1/3Vcc，重复以上过程，所以连续脉冲源不断交替发出高电平低电平。脉冲周期T=0.7*（R1+R2）*C2每一级电路都是由定时控制部分和计数部分组成。2.3定时控制部分电路（以四个jk触发器为例）电路如图武汉理工大学《专业课程设计（一）》课程设计说明书5图2方案二定时控制电路电路由一个四输入与非门一个三输入与门四个单刀双掷开关组成，双掷开关接各个jk触发器输出端，其中Q3为高位，每一位根据具体定时多少接Q或者Q非，如果当位为1则接Q反之则接Q非，例定时为9则四个开关从高到低链接情况为Q，Q非，Q非，Q。当计数部分输出打到预设情况后与非门输出零阻断脉冲通过与门本级电路停止工作同时Y输出端低电平触发下级工作。注：接处当n等于1的时候，即第一级部分接逻辑开关。2.4计数部分电路图316进制计数器其中开关置零时电路处于清零状态，置“1”电路开始工作在连续脉冲作用下从“0000”开始进行加计数，直到达到预设数。Jk触发器真值表武汉理工大学《专业课程设计（一）》课程设计说明书6RSQn+1逻辑功能00Qn保持011置1100置011不定不允许图4jk触发器真值表3方案二3.1方案简介本方案同方案二用连续脉冲作为电路驱动，但是改变jk触发器为192芯片，使得电路更简洁，同时Q端可以接数码显示，使定时效果更加直观。电路图如下图574LS192第n级定时控制电路2为高位芯片，1为低位芯片。ABCD为置数端，D为高位。每级电路由一个非门一个武汉理工大学《专业课程设计（一）》课程设计说明书7二输入与门和两个192芯片组成。74ls192功能表如图所示clearUpdownloadABCDQAQBQCQDCOBO1XXXXXXX0000110XX0XXXXABCD110POS11XXXXCOUNTUP**01POS1XXXXCOUNTDOWN**图674LS192功能表3.2工作原理当上机电路定时结束时非门输出由“0”变为“1”，l端完成置数，低位芯片开始进行减计数。当由“0000”变为“1001”时Bo端向高位发出借位脉冲，高位完成一次减计数。当高位达到“0000”时高位Bo端发出“0”，阻断脉冲通过与门本级电路停止工作，同时Y端输出“0”触发下级电路工作。注：非门输入端当n=1即为一级电路时，接路基开关，以控制电路启动。4方案比较方案二是方案一得改进，用已有芯片代替jk触发器，使得电路更加简洁，而且定时效果更加直观。同时是定时更加方便。但是这两个方案都有较高成本，而且定时效果具有一定的离散性，不能适应某些低成本电路或者连续定时电路。经过选择，使用实现方案如下。武汉理工大学《专业课程设计（一）》课程设计说明书85实现方案5.1方案简介图7实现方案电路图本电路由三个555定时器组成。555定时器结构如图所示图8555定时器内部结构图由两个电压比较