24秒倒计时器研制EDA课程设计报告

《EDA实训报告》

课程设计报告

题目：24秒倒计时器设计与仿真分析

姓名：叶正苗1371094

张苏军1371103

王能1371073

张鲁然1371102

专业班级：13电子2班

指导教师：蔺玉柱

日期：2015年6月22日

目录

一、设计目的与要求...................................................................................................................- 2 -

1、目的：.............................................................................................................................- 2 -

2、要求：.............................................................................................................................- 2 -

二、元器件清单...........................................................................................................................- 3 -

1、附录（元件清单）.........................................................................................................- 3 -

555定时器功能介绍：........................................................................................................- 3 - 蜂鸣器的介绍：...................................................................................................................- 4 -

三、设计原理...............................................................................................................................- 4 -

1、电路组成.........................................................................................................................- 4 -

2、Protel原理图：..............................................................................................................- 5 -

3、倒计时器工作原理.........................................................................................................- 6 -

四、电路设计...............................................................................................................................- 6 -

1、秒脉冲发生器设计.........................................................................................................- 6 -

2、显示电路的设计.............................................................................................................- 6 -

3、报警电路的设计.............................................................................................................- 7 -

4、总电路设计.....................................................................................................................- 7 -

五、调试及结果...........................................................................................................................- 8 -

1、调试结果：.....................................................................................................................- 8 -

2、改进：.............................................................................................................................- 9 -

六、总结.......................................................................................................................................- 9 -

七、参考文献............................................................................................................................ - 10 -

24秒倒计时器设计与仿真分析

一、设计目的与要求

1、目的：

本课程设计主要针对模拟电子技术和数字电子技术课程要求，培养学生在查阅资料的基础上，进行使用电路设计、计算、仿真、调试等多个环节的综合能力，同时培养学生用课程的理论独立的解决实际问题的能力，另外还培养学生用专业的、简洁的文字，清晰的图表来表达自己设计思想的能力。

（1）掌握24秒计时电路的设计、仿真与调试；

（2）掌握计时暂停、清零电路的设计、仿真与调试；

（3）掌握计时显示电路的设计、仿真与调试；

（4）掌握计时开始和计时终止报警电路的设计、仿真与调试；

（5）掌握方案设计与论证；

（6）掌握用相关软件进行电路图设计、仿真，以及对仿真结果的总结；

2、要求：

（1）计时暂停、复位电路的设计

计时器有一个控制开关“暂停/继续”功能，有一个手动复位开关实现“手动复位功能。

（2）计时显示电路的设计

计时器有显示器、能够反映计时器的工作状态。

（3）计时开始和计时终止报警电路的设计

计时器计时开始和终止时警报声响起且有警报显示。

二、元器件清单

1、附录（元件清单）

表（一）

555定时器功能介绍：

555定时器是模拟-数字混合式集成电路，利用它可以方便的构成脉冲产生、整形电路和定时、延时电路。具有功能强，使用灵活、方便等优点，在数字设备、工业控制、家用电器、电子玩具等许多领域都得到广泛运用。

目前生产的555定时器有TTL和CMOS型。通常，TTL型555定时器的输出电流最高可达200mA，具有很强的驱动能力，其产品型号都以555结尾；而CMOS 型555定时器则具有低功耗、高输入阻抗等优点，其产品型号都以7555结尾。集成定时器的的产品主要有双极型和CMOS型两类，按集成电路内部定时器的个数又可分为单定时器和双定时器；双极型单定时器的电路的型号为555，双定时器的型号556，其电源电压的范围为5~18v；CMOS型单定时器和双定时器；双极型单定时器的电路的型号为7555，双定时器的型号7556，其电源电压的范围为2~18v。CMOS型定时器的最大负载电流要比双极型的小，它们的功能与外引脚相同。

555定时器的工作原理，555定时器的原理图及引脚排列图如下。定时器内部比较器、分压电路、RS触发器及放电三级管等组成。分压电路有三个5K电路组成，分别给A1和A2提供参考电平2/3VCC和1/3VCC。A1和A2的输出端控制RS 触发器状态和放电管开关状态。当输入信号自6脚输入2/3VCC时，触发器复位，3脚输出为低电平，放电管T导通；当输入信号自6脚输入1/3VCC时，触发器复

位，3脚输出为高电平，放电管T截止。4脚为复位端，当4脚接入低电平时，则V0=0；当正常工作时4接为高电平。5脚为控制端平时输入2/3VCC为参考电平，当5脚外接入一个输入电压，即改变比较器的参考电平。从而实现对输出的另一种控制。如果不在5脚外加电压通常接0.01uF电容到地，起滤波作用，以消除外来的干扰，确保参考电平的稳定。

蜂鸣器的介绍：

蜂鸣器主要分为压电式蜂鸣器和电磁式蜂鸣器，蜂鸣器在电路中用字母“H”或“HA”表示。

压电式蜂鸣器主要由多谐振荡器、压电蜂鸣片、阻抗匹配器及共鸣箱、外壳等组成。多谐振荡器由晶体管或集成电路组成。当接通电源后，多谐振荡器起振，输出1.5~2.5KHz的音频信号，阻抗匹配器推动压电蜂鸣器发声。

电磁式蜂鸣器由振荡器、电磁线圈、磁铁、振动膜片及外壳组成。接通电源后，振荡器产生的音频信号电流通过电磁线圈，使电磁线圈产生磁场。振动膜片在电磁线圈和磁铁的相互作用下，周期性的振动发声。

三、设计原理

1、电路组成

计时器有秒脉冲发生器、计数器，显示器、控制电路和警报电路组成。

电路组成图如下所示：

图1

2、Protel原理图：Array

图2

3、倒计时器工作原理

打开计时器电源，计数器显示24，打开“启动”开关后计时器开始秒脉冲发生器发出周期为一秒的方波信号，信号传输倒计时器，使计数器减一秒，计数期间可进行“暂停/继续”操作，当计数器由00变为24时计时终止，此时74LS00的3Y端由高电平变为低电平，蜂鸣器和LED灯都导通，蜂鸣器报警，灯亮。

四、电路设计

1、秒脉冲发生器设计

秒脉冲发生器是有555定时器构成的多谐振荡器，要求T=1S，根据公式T=tw1+tw2,

Tw1=0.7*(R1+R2)*C，

可计算出电阻和电容值

R1=15K R2=68K C=10uF

2、显示电路的设计

将两个显示器分别连在两片74LS192芯片输出端，构成显示电路，电路图如下所示：

图3

3、报警电路的设计

由电阻R2、发光二极管蜂鸣器组成报警电路，蜂鸣器一端接高电平，另一端接到U8A输出低电平即记时终止时报警电路导通，计时器报警，电路图如下：

图4

4、总电路设计

电路图如下所示：

图5

五、调试及结果

1、调试结果：

如图5、图6、图7所示：

图6

图7

图8

2、改进：

必须手控开关J2才能实现其功能，运用起来不是很方便；改成声控开关，使用会更加方便。

六、总结

一周的实训很快就要结束了，这次课程设计的题目是“24秒倒计时器的设计与仿真分析”，我们五人选择自主完成，然后通过讨论选择最优的方案。通过本次课程设计增强了自己的动手能力，也增强了自己解决实际问题的勇气和能力，真正烦人实现了将理论运用于实际，通过自主学习解决实际问题。在以前的电子工艺学习中学习过Multisim和Protel99SE软件的使用，但那时对其中的很多功能还不了解，通过自主学习及上网查找资料对Multisim仿真软件的使用以及Protel99SE原理电路的设计方法有了更加深刻的理解。通过这次课程设计学习到

了如何查找资料以及自主学习知识的方法，达到了预期的课程设计要求。

七、参考文献

（1）李良荣《EDA技术及实验》北京：电子科技大学出版社，2008;

（2）王远《模拟电子技术》北京：机械工业出版社，2001；

（3）阎石《数字电子技术基础》北京：高等教育出版社，1998；

（4）陈汝全《电子技术常用器件引用手册》北京；机械工业出版社2003；（5）毕满清《电子技术实验与课程设计》北京；机械工业出版社，2006；（6）刘天旺《Protel199SE电路设计应用教程》北京：电子工业出版社，2007。

安徽师范大学皖江学院课程设计成绩评定单