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1、武汉理工大学基础强化训练课程设计说明书Protues简介Protues软件是一个EDA 工具软件。它具有EDA工具软件的仿真功能，还能仿真单片机及外围器件。Protues具有四大功能模块：（1）智能原理图设计（ISIS）；（2）完善的电路仿真功能（Prospice）；（3）独特的单片机协同仿真功能（VSM）；（4）实用的PCB设计平台。这就保证protues的强大功能。Protues软件具有原理布图，PCB自动或人工布线等功能。Protues可提供仿真数字和模拟，交流和直流等多种元器件，仿真仪表资源：其中包括示波器，逻辑分析仪，信号发生器。它是目前世界上唯一将电路仿真软件、PCB设计软件和虚拟
2、模型仿真软件三合一的设计平台，其处理器模型支持8051、HC11、PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC33、AVR、ARM、8086和MSP430等2 555定时器2.1 555定时器原理555集成电路是由集成运算放大器组成的单门限电压比较器，基本RS触发器及工作于开关状态的双极型三极管集成一起的电路模块。555定时器内部结构如图1.1所示。它由三个阻值为5k的电阻组成的分压器、两个图2.1 555定时器内部结构555定时器电路的工作原理：电压比较器C1和C2、基本RS触发器、放电晶体管T、与非门和反相器组成。分压器为两个电压比较器C1、C2提供参考电压。如5端悬空，则比较器C
3、1的参考电压为，加在同相端；C2的参考电压为，加在反相端。 是复位输入端。当时，基本RS触发器被置0，晶体管T导通，输出端u0为低电平。正常工作时，。 和分别为6端和2端的输入电压。当， 时，C1输出为低电平，C2输出为高电平，即，基本RS触发器被置0，晶体管T导通，输出端为低电平。当，时，C1输出为高电平，C2输出为低电平，基本RS触发器被置1，晶体管T截止，输出端为高电平。 当， 时，基本RS触发器状态不变，电路亦保持原状态不变。555集成电路的逻辑功能如表1所示。表1 555集成电路的逻辑功能输入信号组合输出及三极管的状态T的状态0XX低电平导通1不变不变1高电平（不定）截至1高电平截至
4、1低电平导通555定时器一般情况下具有较强的带负载能力。双极型三极管构成的555定时器输出电流可以达到20mA。CMOS管构成的定时器负载电流在4mA以下。电源电压范围也较宽，在516V之间都可以安全工作。因此，555定时器使用比较灵活。2.2 单稳态触发器单稳态触发器,是指电路达到稳定之后,只有一个稳定状态的触发器。一般具有以下特点：（1） 电路的输出可以的高电平，也可以的低电平，但稳定的输出状态是唯一的。（2） 在外界触发信号的作用下，电路的输出状态将进入暂时的工作状态，称为暂稳态。暂稳态是暂时的，经历一定时间后电路的输出一定会自动回到其稳定输出状态。（3） 暂稳态的维持时间取决于电路的参
5、数，与外界的触发信号脉冲宽度和幅度大小无关。只要触发信号的幅度足够高或足够低，就能使电路进入暂稳态工作。由于以上特点，单稳态触发器广泛应用于将尖脉冲转换呈矩形脉冲信号，延时脉冲产生电路。用555定时器构成的单稳态触发器的电路如图2.2所示。这种触发器具有两个触发信图2.2 555定时器单稳态电路号输入端，可以用高电平触发，也可以用低电平触发。555定时器的2端为触发信号的输入端，6端和7端并联后，连接到电阻电容的串联点，构成电容，电阻充放电定时电路结构。 555定时器组成的单稳态电路由输入脉冲信号的下降沿触发，使其输出状态产生翻转，另外，在暂稳态过程结束前，必须恢复为1，否则电路内的RS触发器
6、为不确定状态，输出不能维持0状态。因此这种单稳态电路只能用负窄脉冲触发。如果输入脉宽大于输出脉宽，则输入端可加RC微分电路，使输入脉宽变窄。输出的脉冲宽度也就是暂稳态的持续时间。根据RC电路瞬态过程的分析，可得到： (1)由（1）中 （2）而 则可得：这种电路产生的脉冲宽度可以从几微秒到数分钟。可通过改变R、C元件参数调节脉冲宽度，精度可达01。综上所述，用555定时器构成的单稳态触发器是负脉冲触发形式，且暂稳态维持时间为，仅与电路本身的参数R、C有关。3 电路设计占空比是指在一串理想的脉冲序列中（如方波），正脉冲的持续时间与脉冲总周期的比值或者高电平所占周期时间与整个周期时间的比值。例如:正
7、脉冲宽度1s,信号周期10s的脉冲序列占空比为0.1。本次设计的555定时器单稳态可调占空比触发器电路图如图3.1所示。它通过调节电位器图3.1 电路设计图改变电路占空比。如图3.1所示，电路只要一加上电压Vcc，振荡器便起振。刚通电时，由于C上的电压不能突变，即2脚电位的起始电平为地电位，使555定时器置位，3脚呈高电平。C通过对其充电，充电时间为当C上电压充到阈值电平2/3 VDD时，555复位，3脚转呈低电平，此时C通过Dl、RB、555内部的放电管放电，放电时间。设占空比为D，则。调节，当其中心头滑向最上端时：当中心头滑向最下端时：。4仿真和总结4.1 protues仿真用Protue
8、s在电路编辑画面中画完设计电路之后，检查电路各个元件的具体参数以及电路连接。若没有问题，则点击play按钮，对电路实行仿真。当滑到最下边时，即为100%时的电路仿真结果如图4.1所示。 图4.1 最大时Protues仿真图当箭头指在中间时，即为50%的电路仿真图如图4.2所示。图4.2 为中间值时Protues仿真图当箭头到达最上边时，即为0%的电路仿真图如图4.3所示。图4.3 最小时Protues仿真图4.2 设计总结在设计555定时器单稳态占空比可调触发器电路中，要正确认识555定时器的内部结构以及它的工作原理，通过计算触发器的充电时间以及充放电总时间，由公式求得占空比值。要学会运用pr
9、otues软件画出电路图和对电路进行仿真。5 心得体会经过这次课程设计，使我更加深刻体会了电路课程中所教软件。熟练地运用了Protues软件，熟悉了各仿真器件的操作过程。通过这次课程设计我大致掌握了555定时器单稳态触发器的设计过程以及Protus运用。我觉得通过这次课程设计，使我对数字电子技术这门课有了进一步了解。把课堂上学到的书本知识灵活的应用到了实际操作当中，这是一个很有意义的进步。在这次基础强化训练使我懂得了理论与实际相结合起来，从理论中得出结论，从而提高自己的实践动手能力。从拿到题目到具体设计，从学习到实践，在一个多星期的日子里，可以说得是苦多于甜，但是可以学到很多很多的的东西，通过
10、这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，难免会遇到过各种各样的问题，同时在设计的过程中发现了自己的不足之处，如对Protus软件的应用还不够熟悉，以及其中很多功能应用还未有深刻理解，要通过不断的实用和查找资料来完善自己此方面的能力。课程设计不仅仅是一项任务，而且是一项使命，我们必须靠自己的能力拿出解决问题的方法。只有认真，灵活，严谨才能较好的完成整个设计，整个电路。这次课程设计使我得到了多方面的锻炼，无论从毅力，能力，还是定力都得到了大大的提高。总之，这次做课程设计不仅是对自己的能力的一个考验，更是一个让自己学习新的知识的机会。总的来说，本次课程设计是很有意义的，是一个很好的考验对课程知识的掌握和应用的机会。参考文献1 余梦尝.数字电子技术基础简明教程期刊论文.北京：高等教育出版社，19992 谢自美.电子线路设计.武汉：华中科技大学出版社，20063 代启化.Protus的电路设计与仿真J.现代电子技术,2006年19期4 罗中华，曾清生.数字电路逻辑设计.北京：清华大学出版社，20045 阎石.数字电子技术基础.第四版.北京：高等教育出版社，199811
