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吉林建筑大学城建学院电气信息工程系课程设计 第 1 页 共 17 页 目 录 摘要 I ABSTRACT II 第 1 章 绪论 4 1 1 课题背景研究的意义及目的 4 1 2 课程研究的内容和要求 4 第 2 章 电路设计原理及单元模块 5 2 1 设计原理 5 2 2 设计方案与论证 5 2 2 1 秒脉冲发生电路 6 2 2 2 控制电路 7 2 2 3 计数电路 8 2 2 4 译码及单元显示点路 9 2 2 5 报警电路 10 第 3 章 单元电路的设计 11 3 1 脉冲发生电路设计 11 3 2 计数电路设计 11 3 3 控制电路设计 12 3 4 译码及驱动显示电路 12 3 5 报警电路设计 13 第 4 章 调试及结果分析 14 4 1 调试 14 4 2 结果分析 15 参考文献 16 致谢 17 吉林建筑大学城建学院电气信息工程系课程设计 第 2 页 共 17 页 摘 要 随着国民经济的发展 电在现代生活中起到了越来越重要的作用 本论文是对德清酒店配电所的设计 依据国家相关规定 对系统的负荷计算 短 路电流计算 供配电系统设备选择等内容进行了合理的解决 论文主要内容包括德清 酒店配电所的设计目的和主要内容 供配电系统的设计 本论文采用文字叙述与图表相结合的方式 一步步的推算相关数据 从而得出具 体的结论 并做出判断 这些表方便于计算结果的总结 关键字 配电所 设备选择 负荷计算 吉林建筑大学城建学院电气信息工程系课程设计 第 3 页 共 17 页 ABSTRACT Along with the development of national economy electricity in the modern life of a more and more important role The present paper is to the design of deqing hotel distribution according to the relevant state provisions the system load calculation short circuit current calculation for distribution system equipment choice and so on contents and reasonable solution The thesis consists of deqing hotel the design of distribution purpose and main contents power supply system design This paper described the literal and the way of the combination of the chart step by step the setup of the relevant data and concluded that the specific conclusions and make a judgment These table convenience in the calculation results of the summary Keywords Distribution place Equipment selection Load calculation 吉林建筑大学城建学院电气信息工程系课程设计 第 4 页 共 17 页 第 1 章 绪论 1 1 课题背景研究的意义及目的 随着信息时代的到来 电子技术在社会生活中发挥着越来越重要的作用 运用模电 和数电知识设计的电子产品成为社会生活不可缺少的一部分 电子课程设计是电子技 术学习中非常重要的一个环节 是将理论知识和实践能力相统一的一个环节 是真正 锻炼学生能力的一个环节 数字电路的设计过程和方法也在不断的发展和完善 由于 半导体技术的迅速发展 微型计算机的广泛应用 电子技术在社会生活中发挥着越来 越重要的作用 我们看到运用模电和数电知识设计的电子产品成为社会生活不可缺少 的一部分 数字电子计数与传统计数方法 如掐秒表 相比有着明显的优势 精确度 以及灵敏的反应都是人为测量所不能相比的 在许多领域中计时器均得到普遍应用 诸如在体育比赛 定时报警器 游戏中的倒 时器 交通信号灯 红绿灯 行人灯 交通纤毫控制机 还可以用来做为各种药丸 药片 胶囊在指定时间挺行用药等等 由此可见计时器在现代社会是何其重要 尤其 是在已经过去的 08 奥运会上 我们看到的几乎百分之九十九的运动项目中出现了数字 电子计时器的身影 可见电子计时器已经得到广泛应用 而本次课程设计的题目 篮 球竞赛三十秒计时器就是数字电子计数器中较为典型的一种 篮球比赛计时器是为了解决篮球比赛时计分与及时准确的问题 篮球比赛用三十秒 计时器是是篮球比赛中非常重要的一种计时器 在篮球比赛中 三十秒计时器规定了 球员的持球时间不能超过三十秒 否则就算违规 新的比赛规则还要求进攻方在三十 秒内有一次投篮动作 否则违例 1 2 课题研究的内容及要求 1 具有显示 30 秒计时功能 2 系统设置外部操作开关 控制计时器的直接清零 启动和暂停 连续功能 3 在直接清零时 要求数码管显示器灭灯 4 计时器为 30 秒递减计时 其计时间隔为 1 秒 5 计时器递减计时到零时 数码显示器不能灭灯 同时发出光电报警信号 吉林建筑大学城建学院电气信息工程系课程设计 第 5 页 共 17 页 第 2 章 电路设计原理及单元模块 2 1 设计原理 三十秒计时器的总体参考方案框图如图 2 1 所示 它包括秒脉冲发生器 计数器 译码显示电路 报警电路和辅助时序控制电路 简称控制电路 等五个模块组成 其 实计数器和控制电路是系统的主要模块 计数器完成三十秒计时功能 而控制电路完 成计数器的直接清零 启动计数 暂停 连续计数 译码显示电路的显示与灭灯 定时 时间到报警功能 图 2 1 30 秒计时器系统设计框图 2 2 设计方案与论证 2 2 1 秒脉冲发生电路 方案 1 由集成电路定时器 555 与 RC 组成的多谐振荡器作为时间标准信号源 方案 2 由 14 位二进制串行计数器 分频器和振荡器 CD4060 BCD 同步加法计数器 CD4518 构成的秒信号发生器 吉林建筑大学城建学院电气信息工程系课程设计 第 6 页 共 17 页 图 2 2 555 与 RC 组成的多谐振荡器图 图 2 3 石英晶体振荡器图 电路中利用 CD4060 组成两部分电路 一部分是 14 级分频器 其最高分频数为 16384 另一部分是由外接电子表用石英晶体 电阻及电容构成振荡频率为 32768Hz 的 振荡器 震荡器输出经 14 级分频后在输出端 Q14 上得到 1 2 秒脉冲并送入由 1 2 CD4518 构成的二分频器 分频后在输出断 Q1 上得到 秒基准脉冲 方案选择 本课程设计中对秒脉冲信号的精度要求并不是很高 并且方案二中用 CD4060 和分频 器构成的基准 秒脉冲发生电路较于前者要复杂的多 而且 CD4060 和 CD4518 我们平常 很少用 对其功能和引脚信息了解不多 所以 我们选用了方案 1 用 555 定时器构 吉林建筑大学城建学院电气信息工程系课程设计 第 7 页 共 17 页 成电路中的脉冲信号发生器 2 2 2 控制电路 1 暂停 连续控制电路 电路中通过外部操作开关控制脉冲信号的连续与暂停来实现整个电路的连续与暂停 功能 通过开关控制高低电平的接入 进而控制秒脉冲是否接入计数器 从而达到暂 停和连续的功能 原理图如下所示 图 2 4 暂停 连续控制电路 2 置数 启动控制电路 利用单刀双掷开关一端接地一端接电源 控制给计数电路的复位清零引脚接入高低 电平 吉林建筑大学城建学院电气信息工程系课程设计 第 8 页 共 17 页 图 2 5 置数 启动控制电路 2 2 3 计数电路 在数字系统中使用的最多的时序电路要算是计数器 计数器不仅能用于对时钟脉冲 计数 还可以用于分频 定时 产生节拍脉冲和脉冲序列以及进行数字运算等 按计 数器中的触发器是否同时翻转分类 可以将计数器分为同步式和异步式两种 在同步 计数器中 当时钟脉冲输入时出发起的翻转式同时发生的 而在异步计数器中 触发 器的翻转由先而后 不是同时发生的 在设计中我们选择的是同步加 减计数器 74LS192 它是双时钟同步可逆计数器 是 8421BCD 码计数 其详细引脚图及其功能如 下 吉林建筑大学城建学院电气信息工程系课程设计 第 9 页 共 17 页 图 2 6 8421BCD 引脚图 表 2 1 74LS192 功能表 表中 CR 是清零端 LD 是置数端 CPU是加计数器时钟输入端 CPD是减计数失踪输入 端 D3 D2 D1 D0 都是计数器预置数输入端 Q3 Q2 Q1 Q0 都是数据输出端 另 外 C0 是非同步进位输出端 B0 是非同步借位端输出端 2 2 4 译码及单元显示电路 BCD 码七段译码驱动型号有 74LS47 共阳 74LS48 共阴 CD45119 共阴 等 本设计采用的是 74LS48 其中 A D 味 BCD 码输入端 a g 味译码输出端 输出 1 有 效 用来驱动 LED 共阴数码管 LT 味测试输入端 LT 0 时 译码输出全为 1 BI 为消隐输入端 BT 0 译码输出端全为 0 LE 味锁定端 LE 1 时译码器处于锁 定状态 译码输出端保持在 LE 0 时的数值 LE 0 为正常译码 74LS48 内有上位电阻 故只需要在输出端与数码管管脚端之间串入限流电阻即可工作 译码器还有拒伪码功 能 当输入码超过 1001 时 输出全为 0 数码管灭 吉林建筑大学城建学院电气信息工程系课程设计 第 10 页 共 17 页 图 2 7 74LS48 引脚图 表 2 2 74LS48 逻辑功能表 2 2 5 报警电路 电路在计数为 0 时实现光电报警的功能 发光二极管实现了这一功能 图 2 8 发光二极管 高位计数器的数值减到 0 时 向前借位借口 BO 又高电平变为低电平 达到光电 吉林建筑大学城建学院电气信息工程系课程设计 第 11 页 共 17 页 报警的作用 第 3 章 单元电路的设计 3 1 脉冲发生电路设计 图 3 1 产生 1HZ 时间脉冲的电路图 由于 R1 600 R6 100 C1 10Uf C2 10nF 因为 T R1 2R2 C 2 算得 T 1 008 s 吉林建筑大学城建学院电气信息工程系课程设计 第 12 页 共 17 页 3 2 计数电路设计 三十秒篮球计时器 只需要进行单一的递减计算 所以在设计中我选择的是同步加 减计数器 74LS192 它是双时钟同步可逆计数器 是 8421BCD 码计数 设计中通过两 片 74LS192 的级联来实现一个 30 进制的计数器 当低位片从 0 跳到 9 时 高位片进位 加一 直到实现三十秒计数的功能 再者 因为要求中提到要求电路要实现倒数计时 所以 74LS192 的加计数器信号输入当应该加上无用型号 高电平 计数电路的核心是 置数部分 本设计中的 30 秒只需将两计数器的输入端分别置为 0011 和 0000 即可 采 用同步置数的方式来实现 30 置数 因为 74LS192 是十进制的计数器 所以当倒计时为 0 时 计数器会跳到 99 因此我们采用 99 置数来解决这个问题 最后让显示器停在 30 秒处 计数电路如下 图 3 2 计数电路 3 3 控制电路设计 控制电路包括暂停 连续控制电路和置数 启动控制电路来实现整个装置的暂停计数 和继续计数 重新置数和启动计数的功能 当 B 开关置于置数位置是 不管 C 置于哪 端都不开始计数 当 B 开关置于启动端时 开关 C 置于连续端时开始计数 开关 C 置 于暂停端时计数暂停 3 4 译码及驱动显示电路 译码电路的功能是将计数器的输出代码进行翻译 变成相应的数字 用于驱动 LED 七段数码管的译码器常用的有 74LS48 74LS48 是 BCD 7 段译码器 驱动器 其输出时 吉林建筑大学城建学院电气信息工程系课程设计 第 13 页 共 17 页 OC 门输出且低电平有效 专用于驱动 LED 七段共阳极显示数码管 如下图所示 若将 计数器的每位输出分别接到相应的七段译码器的输入端 便可进行不同数字的显示 图 3 3 译码电路 3 5 报警电路设计 设计中要求电路在计数为 0 时实现光电报警的功能 设计方案中发光二极管实现了 这一功能 电路如下图 吉林建筑大学城建学院电气信息工程系课程设计 第 14 页 共 17 页 图 3 4 报警电路 第 4 章 调试及结果分析 4 1 调试 在这两周的课程设计中 通过查找资料 比较各种方案 讨论 最终确立了比较简 单又比较完善的方案 并用仿真软件仿真出了结果 领取组件后 我负责电路板上元 器件的排版和我和部分模块电路的焊接 我同组人主要负责电路检查和其他部分电路 的焊接 在我们的共同努力下 只经过短短的 2 天我们就将基本电路焊完成 但由于 没有经验 加上焊接电路板的时候没有对单元电路进行检验 导致问题太多 数码管 根本没有显示 通电后 稳压电源的 5 伏电压会突变到 2 伏左右 而且电路板上 VCC 和 GND 两条总线间连电压都没有 但各芯片又处于正常通电状态 由于电线太多 而 且出现的问题经调试后也无法减少 所以我们决定重新焊接 这一次 我们采取 各 个击破 的方式进行电路板的焊接 不过在单元电路的完成过程中也出现了一些问题 在显示电路的部分中 我们选用的是七段共 阴数码管 它的公共端 3 脚和 8 脚本应都 接低电平的 而我们在焊接时却不小心将 8 脚接到了 VCC 总线上 导致数码管 不能 正常显示 这让我们明白在焊接过程中要绝对细心 头脑要清楚 在焊接时要数清芯 片的管脚 并正确接到别的芯片上对应的管脚上 还有在计数电路中 计数时丢失了 有 4 和 7 的数 经过分析了解到 我们肯定有虚焊点的存在 通过用万用表检测问题 计数器各输出端的电平 发现果然是虚焊问题导致的结果 低位计数器的 Qc 一直没有 电压 经过再次焊接后 计数终于恢复了正常 基本电路完成后 我们开始灭等电路 吉林建筑大学城建学院电气信息工程系课程设计 第 15 页 共 17 页 的焊接和各个暂停开关的焊接 这两部分相对比较简单 但这里偏偏也有麻烦 刚开 始 我们将暂停开关放在计数器信号输入与 555 信号输出之间 但接上电源后 数码 显示异常 而将计数信号输入与信号发生器相连 电路又运行正常 这个现象让我们 把问题锁定在开关上 后来通过询问其他同学 了解到 555 产生的脉冲信号不稳定 而我们选用的开关是一个拨动开关 当拨动时会有较大的振动 会影响信号的传送 所以后来我们就换了开关的位置 放到电阻 R1 那 避免和 555 信号输出端连接 改良 后 电路可以正常工作 4 2 结果分析 在此电路原理中 具备了电路用件少 用件单一的优点 但是也同样具备了由 555 定时器产生频率的不固定 造成了 RC 值不容易确定的确定 这是需要我们慢慢去 调试的 由于设计要求计时间隔要为 1 秒 所以要求辅助时序电路脉冲频率要为 10Hz 则 555 时钟脉冲发生器输出的脉冲信号为 10Hz 令电容为 由 1 CuF1