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1、限时发言时间提示器电子技术课程设计报告题 目 限时发言时间提示器 学院（部） 电控学院 专 业 建筑设施智能技术 班 级 320602 学生姓名 学 号 月 日至 月 日 共 2 周 指导教师（签字） 目录题目5摘要5关键字5第一章 系统概述 6总框图设计6单元模块设计6总电路图设计6第二章 单元方案论证与选择 71 电源方案选择72 预置时间方案选择73 时钟脉冲产生方案选择74 倒计时计数显示方案选择75 门电路比较控制电路方案选择86 提示信号发生电路方案选择8第三章 单元电路的设计 91 电源电路的设计92 预置时间电路的设计103 时钟脉冲产生电路的设计104 倒计时计数显示电路的设
2、计105 门电路比较控制电路的设计116 提示信号发生电路的设计11第四章 系统综述、总体电路图 12第五章结束语131本设计特点、存在的问题及改进意见142 心得和体会15鸣谢16元器件清单17参考文献18评语19限时发言时间提示器摘要本设计电路分为时钟脉冲电路、预置时间电路、倒计时显示电路、门电路比较控制电路、提示信号发生电路五部分：1、预置时间用三个74LS160十进制计数器和适当的门电路控制的，设有10min输入（脉冲）按钮和1min输入（脉冲）按钮。即每按一次相应的脉冲开关，就给相应的计数器提供一个脉冲使计数器累加1。同时用适当的门电路控制10min位计数器为03循环，且使得当10m
3、in位为3时1min位的计数器清零，即1min位输入脉冲按钮无效；当10min位为0时选中1min位另一计数器，并使其计数状态为39循环。2、利用555构成多谐振荡电路产生所需的2Hz脉冲，再经过JK触发器分频得到1Hz的脉冲作为计数器的时钟脉冲3、用74LS192双时钟可逆十进制计数器实现倒计时，用4片译码芯片7447驱动数码管显示时间，显示到秒。通过两个JK触发器实现控制计数器加减计数功能的转换（倒数为0后变为加计数器），用加进位端、减借位端和加、减计数脉冲端进行级联，其中10s位到1min位为6进制。4、比较电路主要是用逻辑门来使倒计时时间与要求提示时刻比较。控制电路则由JK触发器、开关
4、等器件来根据输出电平高低来控制提示电路。5、提示信号发生电路主要由发光二极管、两片555芯片构成。其中一片555构成延时电路；另一片构成多谐振荡蜂鸣电路，用JK触发器使其5管脚在不同提示时接不同电平，从而发出不同频率的蜂鸣信号关键字：编码器，数码显示管，门电路，555定时器，译码器设计要求：330分钟可调定时间倒计数显示定时间小于10分钟，倒数到1分钟时给出提示信号，设定时间大于10分钟，倒数到5分钟给提示信号，超时给出警告提示信号（红灯），超时大于1分钟时，给出蜂鸣器声音提示有设定输入及复位开关，可用绿灯，黄灯，红灯表示工作状态任务分配：预置时间电路，倒计时显示电路第一章 系统概述 1、总框
5、图设计构思整个系统由哪些功能模块组成，以及各个功能模块之间的互相控制关系，将各功能模块联系起来画出总体功能模块图。 2、单元模块设计根据总功能框图的功能划分，具体设计各单元模块。设计时，从要实现的功能及如何实现等方面着手，大体选择相应的元器件，再进行细节设计。3、总电路图设计a) 单元功能模块设计好后，从各个单元功能模块间的控制关系着手，对各单元功能模块进行检验论证，保证各个模块间无冲突，均能正常运行b) 分析每个模块的各个状态的转换及控制、各功能模块间的控制关系。本设计应重点分析倒计时的各个须提示的状态的比较控制电路，还有相应的提示信号发生电路之间的关系。c) 纵观全局，规划总电路的布局，最
6、后画出完整的电路图。预置时间模块门电路比较与控制模块译码器显示模块提示信号发生模块脉冲发生模块倒计时模块电路工作原理与框图电路总体工作流程： 开电源复位清零设置时间T按输入确认键，确认输入按开始键则进入倒计时，此时计数工作灯绿灯亮剩余时间提示（T10min时,倒数至5分钟提示；T倒数至0时发出长4s的提示音，同时亮黄灯若发言未完则进入超时计数，直到超时1min时给出长4s的较急促的提示音，同时亮红灯警告，且计时停止，数码管显示1分钟不变直到主持人复位清零若发言在超时1min之前完成（包括准时完成和提前完成）则由主持人按复位键清零停止计数第二章 单元方案论证与选择1、电源方案选择方案一：用5V的
7、蓄电池做电路的工作电源。电路接线简单，使用方便，可移动性能强，整体电路均为5V的电源不必变压可以直接使用。但是，总体电路的芯片较多，每个芯片均需要电源提供5V的电压，总体耗电量可能较大，当蓄电池电量不足时可能影响芯片的正常工作，使电路出现混乱。而且市场上5V蓄电池也不容易买到。常用方法为一个6V的蓄电池（3片2V的蓄电池）串联一个二极管降到5.3V左右，但是蓄电池的电压很不稳定，在充满电的时候，电压可以达到2.4V3=7.2V，在一般的时候也是2.25V36.75V，完全放电以后的电压为1.75V35.25V。电压变化范围较大，有的芯片对电压要求比较严格，所以此方案不可行。方案二：使用LM78
8、05构成5V稳压电源。通过变压器将市电220V，50Hz交流电转化为12V，50Hz交流电，在通过全桥二极管进行整流，通过LM7805进行稳压得到5V直流电压。此方案比较容易实现，LM7800系列产品可以在任何一个电子元件商店一定都能买到，价格便宜（批发价都不超过一元，零售价一般不超过2-3元），成本较低，性能稳定，输出电流最大可达1A，可以满足设计要求。而且本设计产品应用于比赛现场，220V市电比较容易得到，并且本设计产品不需要频繁的进行位置移动。故此方案可行性比较高，所以选用此方案。2、预置时间方案选择方案一：由于设计要求倒数时间输入可调并译码显示，比较经典的方案是使用8279 芯片：40
9、 个引脚的8279 芯片是由Intel 于80 年代首先推出的，参考资料较多，应用比较成熟。优点：最为通用，输入时间使用键盘方便、易操作。缺点：元器件多，面积大，电路复杂，需要较好的编程能力才能灵活运用，其综合成本较高，而且本系统只用到其键盘输入单个功能，不能充分利用它的强大功能。方案二：即本设计系统所选方案，由三个74LS160十进制计数器及适当的门电路组成。充分利用的74LS160的异步清零、同步置数以及使能端等各个功能,达到设计要求，即输入时间必须在3-30min范围内可调。本设计系统中设有10min位输入脉冲开关和1min位输入脉冲开关，每按一次相应开关，控制相应的计数器累加1。其中1
10、0min位计数器计数状态为0-3，且当其为3时控制1min位的计数器清零，即输入最大为30。而1min位由两片计数器控制，当10min位不为0时，通过门电路控制74LS160使能端，选中另一片计数状态为0-9的74LS160；当10min位为0时，选中其中一片计数状态为3-9的74LS160，从而实现最小输入为3min的设计要求。电路原理简单、实用，成本较低，易于实现和控制。3、时钟脉冲产生方案选择时钟脉冲，通常可用两种方案：、 晶体振荡分频电路。采用石英晶体振荡器，起振快，时基精度高。振荡工作频率仅决定于石英晶体的谐振频率，而与电路中的R、C 数值无关。振荡器经内部分频电路后可分为多档输出，
11、可以使脉冲精度从毫秒到小时。起振、停振、清零都可以从电路上端口直接控制，方便。但本系统中所用的脉冲只需Hz的低频脉冲，不需太高的精确度，而石英晶体振荡频率较高，用在本系统需多次分频，电路会比较复杂。、本系统采用的是555芯片构成多谐振荡电路产生所需脉冲。555定时器是一种单片集成电路，只需要在其外部配上少量的阻容元件，就可构成多偕等脉冲电路，使用灵活方便，振荡周期一般可根据其外部接的电阻、电容计算，公式为T=0.7（R1+2R2）C。其电路较简单且可以利用T与R1、R2、C的关系方便地改变振荡频率，以满足系统要求。4、倒计时计数显示方案选择由于设计中要求实现倒数计时和超时1min译码显示，故须
12、选择可逆计数器，而74LS192、74LS193均为双时钟脉冲输入可逆加减计数器，且其清零和置数方式均为异步，两者都可选，不同的是74LS192为十进制计数，而74LS193为16进制计数，本系统中用到的十进制计数较多，故选用74LS192电路较为简单方便。而74LS192无论在加计数还是减计数时，双时钟脉冲均需保持一个为高电平，另一个输入时钟脉冲，基于此要求本系统中采用两片JK触发器分别控制74LS192的加计数脉冲输入CPD和减计数脉冲输入CPu,使用JK触发同时也可保证CP脉冲的稳定性。本系统中的有关显示电路均采用常用的数码管译码驱动芯片7447进行译码显示5、门电路比较控制电路方案选择
13、电路中所用的门电路器件均为TTL 74LS系列.。TTL电路不使用的输入端悬空为高电平，而CMOS电路不使用的输入端不能悬空，会造成逻辑混乱。控制电路中用到了JK触发器、按钮式开关等器件组成。6、提示信号发生电路方案选择提示信号主要是由两片555芯片、JK触发器以及适当门电路组成。其中一片555接成单稳态触发电路，控制延长提示信号的时间；另一片则构成多谐振荡电路产生一定频率的蜂鸣信号。考虑到充分利用已用555芯片来产生不同提示信号，本系统用一个JK触发器控制构成多谐振荡555芯片的5号管脚的高低电平输入，使多谐振荡电路的比较电压不同，以产生不同频率的蜂鸣信号。JK触发器的脉冲信号由超时信号控制。第三章 单元电路的设计1、电源电路的设计电源电路原理如图所示，
