顺序定时电路.doc

武汉理工大学专业课程设计（一）课程设计说明书顺序定时控制电路设计1 技术指标 用直流可调稳压电源一台、万用表一块、面包板一块、元器件若干、剪刀、镊子等必备工具。设计一个三级顺序定时控制电路，可用于程序定时控制，使三级定时顺序触发，控制定时时间可调。2 设计方案及其比较 根据要求设计出三种方案，内容如下。2.1 方案一 利用74ls290计数器来完成脉冲整数倍的定时。74ls290功能表如表1，引脚图如图1，组成的工作电路如图2。表1 74ls290功能表窗体顶端复位输入窗体底端置位输入时钟输出R0(1)R0(2)S9(1)S9(2)CPQ0Q1Q2Q31100000011100100计数00计数00计数00计数 窗体底端图1 74ls290引脚图图2 工作电路工作原理：（工作电路中CPu，CPo，RD1，RD2，LD1，LD2分别是引脚图中的CP0，CP1，R0(1)，R0(2)，S9(1)，S9(2)）开始时从K处输入低电平使三个74ls290清零，之后K输入高电平开始工作。在输入脉冲周期第一个10倍时间内A处始终输出高电平，之后由第一个与非门输出的低电平将第一个74ls290的脉冲关在与门外，使其得不到触发从而停止计数，同时第一个与非门输出的低电平进过一个非门得到高电平将第二个74ls290的脉冲与门打开，第二个74ls290计数器开始计数，与前一个相同，在第二个10倍于脉冲周期的时间内B处始终输出高电平，并以相同的方法定时并接通第三个74ls290计数器,使C在第三个10倍于脉冲周期的时间始终输出高电平。2.2 方案二利用555定时器组成的单稳态电路完成定时功能。工作图如图3。图3 555定时器组成的工作电路工作原理：由555定时器先组成单稳态电路，通过C和R的值控制电路停留在暂态的时间来达到定时的功能。AN处触发第一个单稳态电路在暂态时间内输出1始终处于高电平，当暂态结束时3端变为低电平通过一个积分器将下降沿积分成一个负脉冲，使第二个单稳态电路开始进入暂态，在第二个单稳态电路处于暂态阶段输出2始终处于高电平，同第一个一样暂态结束时3端变为低电平通过一个积分器将下降沿积分成一个负脉冲，使第三个单稳态电路开始进入暂态，同样第三个单稳态电路处于暂态阶段输出3始终处于高电平。其中三个定时时间分别为T11.1Ca*RPA，T2=1.1Cb*RPB，T3=Cc*RPC。2.3 方案三 由556定时器是由两个555定时器组成的，可以得到一个简化元件的新方案。其中556定时器引脚图如图4，工作电路如图5。 图4 556定时器引脚图图5 555和556组成的工作电路工作原理：556的功能与555相同（内含两个555定时器），AN处触发第一个单稳态电路在暂态时间内A处始终处于高电平，当暂态结束时3端变为低电平通过一个积分器将下降沿积分成一个负脉冲，传给556定时器的6端，通过其内部的第一个555定时器组成的单稳态电路完成第二次定时功能，暂态时间内B处始终处于高电平，当暂态结束时5端变为低电平通过一个积分器将下降沿积分成一个负脉冲，传给556定时器的8端，使556定时器内部的第二个555定时器组成的单稳态电路进入暂态，暂态时间内C处始终处于高电平。其中三个定时时间分别为T11.1C0*RPA，T2=1.1C1*RPB，T3=C2*RPC。2.4 方案比较 三个方案均可以完成三次顺序定时功能，方案一完成的定时时间只能是脉冲周期的整数倍，虽然可以通过改变Q0到Q3的连线，使其组成不同进制的计数器，来改变定时时间，但可操作性较差。方案二通过555定时器组成单稳态电路来完成功能，可以通过改变滑动变阻器的阻值来改变定时时间，可操作性较高。方案三将后面两个555定时器用556定时器来代替，大大简化了电路，同时可以通过改变滑动变阻器的阻值来改变定时时间，可操作性更高，但556定时器的芯片比较难得到。通过比较方案二实施起来较为方便并且能较好完成功能，所以采用方案二作为实现方案。3 实现方案参照方案二得到实现方案的电路图如图6。图6 利用555定时器组成的实现方案555定时器的引脚图如图7，功能表如表2。图7 555定时器引脚图输入输出阈值输入触发输入复位输出放电管*00导通Vcc2/3Vcc2/3Vcc/310导通Vcc/31不变不变表2 555定时器功能表由555组成的单稳态电路如图8。图8 单稳态电路当AN按下后，555单稳态电路进入暂态3处输出高电平，555内晶体管截止，Ca处开始充电。一直充到电压大于2/3VDD时，输出变为低电平，555内晶体管导通，Ca处开始放电，暂态结束，此后将一直保持稳态，即输出为低电平状态。暂态持续时间约为1.1Ca*RPA。参考图6可以看出工作电路的工作原理，即AN处触发第一个单稳态电路在暂态时间内输出1始终处于高电平，此时灯L1亮，当暂态结束时3端变为低电平，灯L1灭，并通过一个积分器将下降沿积分成一个负脉冲，使第二个单稳态电路开始进入暂态，在第二个单稳态电路处于暂态阶段输出2始终处于高电平，灯L2亮，同第一个一样暂态结束时3端变为低电平，灯L2灭，并通过一个积分器将下降沿积分成一个负脉冲，使第三个单稳态电路开始进入暂态，同样第三个单稳态电路处于暂态阶段输出3始终处于高电平，灯L3亮，等第三个单稳态电路的暂态结束时，输出3处输出低电平，灯L3灭。其中三个定时时间分别为T11.1Ca*RPA，T2=1.1Cb*RPB，T3=Cc*RPC。4 调试过程及结论 组成的电路连线没有问题，但用5V电压进行测试时，L1灯在AN按下后亮了一下后面的灯没有跟着亮，依次用低电平触发后面两个555单稳态电路时发现L2可以亮，L3也可以亮，这就排除了单稳态电路连线问题和灯的问题。问题关键就在于中间的积分器或者是信号传递过程中出现的问题。期间一次测试中发现灯L1始终亮着，考虑到暂态时间与R、C有关，时间无穷可能是R无穷导致的，于是用万用表测量第一个滑动变阻器的阻值，发现问题正是在于此，这个滑动变阻器中间断路，造成阻值无穷大，使时间也无穷大，灯L1自然不会灭。排除滑动变阻器问题后，取下第一个灯L1，再次按下AN发现L2闪了一下，但L3始终没有亮，再取下L2后发现，在AN的触发下L3灯也会闪一下，只是很暗。考虑到灯会消耗功率问题，尝试着将灯换成小灯，可是效果不好，除了L1亮，L2、L3还是不亮。于是想到了提高电压来增大提供的功率，当电压提高到了7至8V时，不光L1会亮，L2也会亮了，但L3却依然不亮，当电压调到9V以上时，555定时器芯片烧掉了，于是测试只能连续测试两个灯。在工作电压调至7到8V之间时，先测试前两个电路，再测试后两个电路。结果发现，试验均符合要求，即第一个灯亮后第二个灯亮。连成完整的电路只要在电压合适的情况下是可以完成要求的。设计成功！5 心得体会 通过这次课程设计使我对555定时器的了解进一步加深，了解了单稳态电路，并了解了它的运用，可以用单稳态电路来控制定时时间。同时对于电路实验我也有了自己的几点体会：第一，实验要细心。做实验时不能抱有急于求成的心态来连线，每一根线都应该认真剪裁，仔细地插入到面包板中，而且也要看清楚电路图后再进行电路的连线。否则测试时就会出现错误，而且出现错误也很不容易找，甚至会烧坏芯片。这样反而花的时间更多。第二，实验要大胆假设。做实验即使再细心也难免会遇到错误，这时就要大胆的假设，根据理论知识对电路进行分析，找出所有可能的原因一一排查，找原因时就要大胆的假设，不能觉得老师给的都是好的，元件的损坏错误是比较多的，而且最不容易排查，所以第一个假设应该是元件损坏，然后再是电路连线问题，最后是其他原因。第三，明白一个道理，那就是实践和理论的差距还是很大的。通过对数电和模电的学习，能对电路有一个基本的认识，对应相应的题目也能给出理论上的方案。可是实践中不是所有的方案都可行，并且即使电路原理正确也不一定能得到合适的结果。正如这次实验按照课程中学习的内容来看，L1、L2、L3应该依次亮才对，可是在电路连线没问题。电路原理没问题的，也就是理论没有什么问题的情况下，得不到实验结果。这说明实际实验中我们需要考虑的问题远比理论上要多得多，比如这次的电压、功率问题等等。最后，我觉得大学生不光要会理论，更重要的是实践，因为相对于理论实践还是比较难的，它涉及的方面远比理论要多得多，通过这样不光理论得到了充实