五秒倒计时(伴随滴滴嘟声)

            电子课程 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计               ——五秒倒计时（伴随滴滴嘟声）                                                                                                             学院：电子信息工程学院                                     专业.班级：                                     姓名：                                     学号：                                     指导老师：李小松                                     2013年12月24日 目录 一、设计任务与要求..................................................................................................................- 1 - 二、总体框图.................................................................................................................................- 1 - 三、选择器件.................................................................................................................................- 1 - 1、定时器555.......................................................................................................................- 3 -     2、由定时器555组成的多些振荡器..................................................................................-5 - 3、芯片74LS192...................................................................................................................-5 - 4、蜂鸣器..............................................................................................................................- 7 -     5、由计时器555组成的单稳态触发器电路    - 8 -     6、控制蜂鸣器的多谐振荡电路..........................................................................................- 8 - 四、功能模块    - 9 - 1、脉冲发出装置    -9 - 2、减数装置    - 9 - 3、发声装置    - 10 - 4、仿真实验    - 11 - 五、总体设计电路图    - 13 - 六、设计心得    - 13 - 五秒倒计时（伴随滴滴嘟声） 一、设计任务与要求   五秒的倒计时定时器，倒计时要求用数码显示，5，4,3,2,1要求伴随“滴”声，0伴随“嘟”声。倒计时到零是停止计数。 2、总体框图     总体框图如图1所示 倒计时电路 声音电路 一秒脉冲信号                         图1  总体框图                    方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 是：在减法电路中，要求五秒倒计时，在开始减数之前，应置数为6，随后减法电路和脉冲电路同时开始工作，所以，一按下开关，数码管应显示为5，而减到0时应停止，可以通过逻辑电路来实现。伴随的滴滴滴滴嘟的声音需要控制流进蜂鸣器的脉冲，要让脉冲在一秒之内，起始为高电平持续一段时间会变为低电平。 三、选择器件 所需元件及其个数如表1所示 表1  所需元件及其数量 元件名称 数量 计时器555 3 74LS192 1 四管脚数码管 1 普通开关 1 单刀双掷开关 1 蜂鸣器 2 74LS25（四输入或非门） 1 74LS04（非门） 1 电阻、电容、导线 若干 1、定时器555      定时器555的内部结构如图2所示，功能表如表2所示。它含有两个电压比较器，一个基本RS触发器，一个放电开关，比较器的参考电压有三个5K的电阻构成分压，它们分别使比较器1同向输入端端和比较器2的反向输入端的参考电压为三分之二倍的和三分之一倍的。两个比较器的输出端控制RS触发器的状态和放电管开关状态。当输入信号超过三分之二倍的时，触发器复位，输出端输出低电平，同时放电，开关管导通，当信号从二管脚输入并低于三分之一倍的时，触发器置位，输出端输出高电平，同时放电，开关管截止。在复位端加低电平信号，锁存器复位，可以是输出端输出低电平。正常工作时，输出端输出高电平，符号图如图3所示。                                              图2  计时器555的内部结构   图3计时器555的符号图              表2 计时器555的功能表   输入 各级输出 Q1状态 触发器输出 输出 0 × × × × 0 低 导通 1 0 1 0 低 导通 1 0 0 1 高 截止 1 1 0 0 高 截止 1 1 1 0 不变 不变 2、由定时器555组成的多谐振荡器  接下来定时器555外加一些电源电阻即可实现发出一秒为周期的脉冲信号，即多谐振荡器。如图4所示，由定时器555构成的多谐振荡器周期计算公式为 ：。根据实际情况，R1选10K，R2选10K，C1选F，C2选F，即可保证该多谐振荡器的周期为一秒。用示波器观察可验证。        图4 由计时器555组成的多谐振荡电路 3、芯片74LS192      减法电路是用74LS192芯片来实现，芯片符号图如图5所示，逻辑功能表如表3所示,LOAD端为置数端，且低电平有效，置数端有效时，输出端QA.QB.QC.QD.接四管脚的数码管显示，会出现DCBA十六进制对应的十进制数。CLR为清零端，高电平有效，若输入高电平，输出无论以前是什么状态，一律清零。一对CP端，要接脉冲信号，UP代表，在遇到上升沿时，输出会在本来的数字上加一，DOWN代表，在遇到上升沿时，输出会在本来的数字上减一。BO端为借位输出端，即，当输出为零时，再执行减法时需要借位，此时BO端输出低电平，同理，CO端为进位端，当输出为九时，在执行加法需要进位，此时进位端输出低电平。要注意的是，这三类端子的优先级别为：清零端大于置数端大于时钟信号，我们应逐级考虑，另外我们只会用到其中一种运算，要用减法，UP端须接高电平。前面的一秒脉冲信号应该接在DOWN端。LOAD端要置数，题目要求为五秒倒计时，再考虑脉冲信号，这里应置数为6，另外必须要脉冲信号与减法同时开始，这样，脉冲送过来的第一个上升沿。会使74LS192输出为5，随后逐级递减。当显示0时，我们想要停止计数，有两种方法，一种是通过逻辑电平输入清零端，使其输出清零，另一种，是通过置数端来置数为零，很显然，第一种更简单可行。清零端为高电平有效，而我们已知，当输出为零时，再执行减法输出变九时，借位端会输出一个低电平，所以这里加一个非门，再接到清零端，同时也满足优先级别，清零后其余信号失去作用。至此，减法电路已经完成。接下来考虑声音电路。           图5 74LS192的符号图  表3 74LS192的逻辑功能表 输入 输出 功能 CPu CPd CR D0 D1 D2 D3 Q0  Q1  Q2  Q3 1 0  0  0  0 清零 0 0 A  B  C  D A  B  C  D 置数 上 1 0 1 加 1 上 0 1 减 1 1 0 1 保持 4、蜂鸣器    蜂鸣器需要的是一秒为周期，起始为高电平，在一秒内会由高变低，保持低电平直到下一秒开始变高电平，循环起来。还需要用到QA.QB.QC.QD，于是联想到单稳态触发电路，来调整多谐振荡器的工作状态，单稳态触发器和多谐振荡器都可以用555芯片外加一些电容电阻来组成，电路及连接如图6所示。 图6 蜂鸣器的连接电路          5、由计时器555组成的单稳态触发器电路      单稳态触发器的特点是电路有一个稳定状态和一个暂稳状态，在触发信号作用下，电路将由稳态翻转到暂稳态，暂稳态不会长久保持，由于电路中RC延迟环节的作用，经过一段时间，电路会自动返回稳态，在输出端获得一个脉冲宽度为tw的矩形波。在单稳态触发器中，就是暂稳态的维持时间，其长短取决于电路的参数值。的计算公式为：。 6、控制蜂鸣器的多谐振荡器           多谐振荡器的电阻还有电容值的大小与刚开始的多谐振荡器值一致。单稳态触发器的输出端是与多谐振荡器的复位端相连的，单稳态触发器在状态“5.4,3,2,1,”时，复位端应该接高电平，使多谐振荡器正常工作，所以应该不使单稳态触发器触发，所以单稳态触发器的输入端应该为低电平，所以与74LS192之间应该用一个四输入的或非门，，当输出零时，单稳态触发器触发，使得后级多谐振荡器复位，就输出低电平，所以多谐振荡器的输出可以接高频率的蜂鸣器发出“滴”的声音，输出波形可以用示波器来检测。在输出零时，单稳态触发器的输出为低电平，我们需要找个高电平,可以在单稳态触发器的输出连接一个非门再连接低频率的蜂鸣器来发出“嘟”的声音。至此电路设计完毕。 四、功能模块 1、脉冲发出装置     脉冲发出装置如图7所示，该装置能够发出周期为一秒的脉冲，并用开关控制使脉冲和减法同时运行。 图7 脉冲发出装置 2、减数装置     减数装置如图8所示，主要元件为74LS192芯片，芯片在脉冲信号作用下执行减法运算，在数码管上显示倒计时，并用借位端控制清零。多谐振荡器的输出应与74LS192的DOWN管脚连接。 图8 减法装置 3、发声装置     发声装置如图9所示，由蜂鸣器发出滴滴滴滴和嘟的声音。由计数器555组成的多谐振荡电路和单稳态触发器来控制流进蜂鸣器的信号。     图9 发声装置 4、仿真实验     仿真实验，第一模块的输出用示波器观察，如图10所示，有较小的误差。第二模块的输出可以直接看出，数码管从5递减到0然后保持为零。第三模块在蜂鸣器两端接示波器，如图11所示，与数码管显示对应着看，可以看出在数字变化的瞬间，示波器会由低变高，过一段时间，会返回低电平状态，然后下次数字变化时也是如此，在高电平时蜂鸣器会“滴”的响，示波器接在“嘟”蜂鸣器两端时，只有在变零时会变为高电平，会“嘟”的响。仿真验证完毕。     后来老师还要求我们去做了硬件实验，我们也都是想去做的，然后到了实验室，老师给了我们需要的仪器，各种元件，我们就开始按照设计好的电路连起来，大家都热火朝天，特有气氛，也有很多人抱怨，电脑仿真没有问题，但硬件实验就是没有应该有的效果，我也遇到了这样的问题，我知道了实际上的东西与仿真的结果不一定是一样的，也许有很多误差。        图10  一秒脉冲多谐振荡器的验证   图11 流入“滴”声蜂鸣器的信号 5、总体设计电路图 总体设计电路图如图12所示 图12  总体设计电路图             六、设计心得     这是我第一次做比较完整的数电设计，方案应该有很多种，我只做了其中很简单的一种，过程中也遇到过问题，通过问同学，问老师，最终得以解决。通过这次的设计，我知道在数电应用方面非常得灵活，我还需要恶补数电的知识，尤其是设计方面，可以多给自己定一些课题，相应提一些合适的要求，自己进行仿真，去丰富自己的实践经验。也是通过这次试验，我对我所用到的元件有了更清楚的认识，还需要去了解更多的芯片，应该去做更多的设计，进行更深刻的了解。