多用时间控制器

茂名学院课程设计说明书课程名称：数字电子技术课程设计题目：多用时间控制器学生姓名：专业：班级：学号：指导教师：日期： 2007 年 7 月 8 日茂名学院课程设计任务书一、设计题目多用时间控制器二、主要内容及要求本课题应含数字钟，设计一个可在一天24小时内任意分钟时刻设置存储记忆，并在时钟走到设置时间时输出控制信号，对多路（例如四路）用电器进行开关控制。

按照上述要求设计自动打铃器，在上下课时间打铃，铃响时间延续6秒。

技术指标及要求：1．走时精度，每日误差≤1秒。

2．启动控制时间误差不超过1分钟。

3．控制时间可以任意设置（如铃响时间6秒，音乐声30秒，电饭锅30分）根据设计要求合理选择方案，并完成不少于4000字的设计说明书。

三、进度安排1．6月20日，老师给出选题内容，课程设计的相关要求，指导时间及任务完成期限。

2．6月23日～6月25日，去图书馆和网上查找相关资料，并且构造整个设计思路。

3．6月26日～6月30日，选择适当的芯片组合电路，并仿真。

4．7月1日～7月6日根据电路的原理写出设计方案。

5．7月7日～7月8日设计方案的检查，修正，改进，按要求打印方案。

四、总评成绩指导教师学生签名茂名学院课程设计说明书目录一．设计任务分析 (1)二．总体设计方案 (1)2．1时、分、秒电路的设计 (1)2．2译码显示电路的设计 (2)2. 3校时电路的设计 (2)2. 4 EPROM存储电路设计 (4)2 .5定时执行电路的设计 (5)三、实验设备 (6)四、总结 (7)茂名学院课程设计说明书一、设计任务分析：本课题的基本思路是在设计出一个时钟的基础上，利用储存器设定时间，在设定的时间进行打铃。

这个装置在日常生活中用得非常广泛。

本课题的重点在存储器、定时单元和执行单元。

技术指标及要求：1．走时精度，每日误差≤1秒。

2．启动控制时间误差不超过1分钟。

3．控制时间可以任意设置（如铃响时间6秒，音乐声30秒，电饭锅30分）二、总体设计方案：整个思路的框图如下图所示。

将标准秒信号送入“秒”计数器，累计60秒发出一个“分”脉冲信号，送到“分”计数器中；分计数器累计60分发出一个“时”脉冲信号，该信号将被送到“时”计数器。

“时”计数器采用24进制计数器，实现对一天24小时的显示。

EPROM存储电路是根据计时系统输出状态，产生一脉冲信号，然后去触发EPROM存储器实现定时打铃。

定时执行器中的定时单元是数字的定时电路。

只要适当地改变“与非”门的接法和计数器的位数，就可以改变定时长短，执行单元通过集电极开路“与非”门的输出端，直接接负载继电器控制电子打铃器。

1.时、分、秒电路的设计（1）秒信号发生器的设计本实验要求每日误差≤1秒。

，可选用1HZ的标准脉冲。

本设计采用555集成定时器组成多谐振荡器产生1Hz的标准脉冲。

555定时器与两个电阻和一个电容产生负脉冲序列，得到秒脉冲的信号的电路。

令R 1=43kΩ，R2=50kΩ，C＝10uF。

（2）时、分、秒计数器的设计本实验采用74LS192分别构成60进制和24进制计数器分别作为分秒和时。

1）60进制计数器。

先将2片芯片连接成100进制计数器，在此基础上，用反馈清零法将高位的QB和QC分别接至俩芯片的Ro，R l端，在第60个脉冲后，计数器输出为01100000，高位的QB和QC同时为1，再通过一个与门使计数器立即返回到00000000状态。

2）24进制的计数器。

先将2片芯片连接成100进制计数器，在此基础上，用反馈清零法将高位的QB和低位的QC分别接至俩芯片的Ro，R l端，在第24个脉冲后，计数器输出为00100100，高位的QB和低位的QC同时为1，再通过一个与门使计数器立即返回到00000000状态。

NE555秒发生器 60进制计数器2.译码显示电路的设计译码电路功能是将“时”、“分”、“秒”计数器的输出译码进行翻译，变成相应的数字。

用于驱动LED七段数码管的译码器，常用74LS47来实现。

3.校时电路的设计校时电路如图所示，校“秒”时，采用暂停校时方式。

将开关1接地，G1的一个输入端接地，另一段输入的埋脉冲信号不能通过G1，此时G1被封锁，秒信号进入不到计数器中，暂停了秒计时器。

当秒显示的数值也标准时间秒相同时，校时时钟仿真电路图1马上接高电位，G1的一个输入端高电位，另一端输入的秒脉冲信号。

校“分”和“时”时，采用加速校时方式。

校“分”时，使用G2,G3,G4。

要进行分校时，将开关2接高电平，由于G2的一个输入端输出高电位，G3输出高电位，G2,G4被导通，秒信号脉冲直接通过G2,G4送到“分”计数器中，“分”计数器以秒的速度计数，当“分”计数器显示的数值与标准时间相同时，2马上接低电平。

G2的一个输入端接地，秒信号不能同通过G2，而G2输出端为高电位，是G4的一个输入端为高电位，恢复了G4的导通。

G4接受来自秒计数器的进位信号，使分计数器正常工作。

同理可得时计数器的校时电路。

4.EPROM 存储电路设计EPROM 有各种类型的产品，右下图是紫外线擦除、电可编程的EPROM2716器件逻辑框图和引脚图。

EPROM2716是211×8位可改写存储器，有11位地址线A0～A10，产生字线为2048条，D7～D0是8位数据输出/输入线，编程或读操作时，数据由此输入或输出。

CS 为片选控制信号，是低电平有效。

OE/PGM 为读出/写入控制端低电平时输出有效，高电平进行编程，写入数据。

EPROM 存储器采用2716EPROM 。

本设计中使用了他的两种功能，其一，当EPROM2716暂时不工作时，可令PD/PGM ＝1，此时电路处于维持状态；其二，在编程时它又是编程的控制输入。

编程时CS ＝1，V pp ＝25V ，编程输入数据采用8位并行输入的方式即D 0-D 7为输入端，地址及数据电平为TTL 电平。

当输入数据和写入数据输入未定以后，在PD/PGM 端加入一个50ms 的正脉冲，输入的数据就写入地址码的指定存储单元。

CS 为选控制输入，在PD/PGM ＝0的条件下，CS ＝0时刻片被选中，给出地址码后，同地址码所指定单元存储数据被读出，送到数据输出端。

对其编程之前，应先定义各输出端的控制对象，本设计只需控制一个对象D 0――自动打铃。

因为2716EPROM 有11根地址线，而数字钟“时”，“分”的BCD 码输出有13根，所以不能用用每分钟作为EPROM 的地址值。

因此，要将分计数器的BCD 码译成每5分钟变化一次的脉冲，送给EPROM 的A 0。

可由卡诺图化简得A 0的连线：0D C A C B D C A C B A =Q +Q Q +Q Q =Q *Q Q *Q Q ,由计时系统可得到的EPROM 的地址与计时系统输出BCD 码对应关系：D C B A 98Q Q Q Q A A D C B A 7654Q Q Q Q A A A A D C B A 321Q Q Q Q A A A D C B AQ Q Q Q A5.定时执行电路的设计（1）定时单元1）按照设计需求，需设计一个定时为6秒的定时电路。

由于在本设计中EPROM 的地址值每5分钟变化一次，测其对应的输出也将持续5分钟的时间。

设计如图所示。

当5分钟信号上升沿来时，D 触发器的Q 端为“1”，定时开始，计数器Cr 为“1”开始计数。

当计数到6个脉冲（0110）时，“与非”们的输出为“0”，是D 触发器复位，定时结束，D 触发器输出脉宽为6s 。

2）本单元也可以采用NE555构成单稳态电路来定时。

用这个方法可以灵活地改变定时时间，只要改变NE555外面的电阻值和电容值，但是在实际实验中，确定的某个阻值的电阻是很难找到的，所以实验中采用第一个方法。

（2）执行单元。

执行单元的任务是将脉冲放大，去驱动控制设备。

一般用一二个复合三极管代继电器J ，然后有继电器接点接通控制对象，如图所示。

三、实验设备四、总结这个实验的难度比较大。

这个实验有前面部分我们可以已经利用学过的知识去做，而且芯片的种类可以选择很多，我选择了74LS192构造时钟，因为这个芯片我以前用过，虽然有双10进制的芯片，但是我不怎么了解它的功能，所以还是选择了74LS192。

而后面部分只能靠我们自己去找资料去自学，例如执行单元和EPROM存储器。

EPROM2716这个芯片的资料很难找，具体操作的方法不是很懂，我只能在参考文献上所介绍的直接引用，而且在仿真软件上也找不到，所以整个电路无法仿真，只能局部地仿真，再根据理论得出实验要求的结果。

参考文献：[1]《电子技术基础（数字部分）》，康华光主编，高等教育出版社，2006年。

[2] 伍爱莲主编．电路与电子技术实验教程。

湖北：华中科技大学出版社，2006．[3] 高吉祥主编．电子技术基础实验与课程设。

北京：电子工业出版社，2002．[4] 彭介华主编．电子技术课程设计指导。

北京：高等教育出版社，1997．[5] 王久华主编．电工技术与电子技术基础。

北京：清华大学出版社，2005．。