多档定时器论文

1、中国质地大学长城学院2014届结课设计中国地质大学长城学院数字电子技术课程设计题 目:多档定时器系 别工程技术学院学生姓名楠哥专 业电气工程及其自动化学 号04314XXXX指导教师XX职 称讲师2017年 05 月05日摘 要随着时代的进步，电子行业的发展，定时器的应用也越来越广泛。但传统的定时器都是使用发条驱动式、电机传动式或电钟式等机械定时器。电子定时器相对产痛定时器来说，体积小、重量轻、造价低、精度高、寿命长、而且安全可靠、调整方便、适于频繁使用。本设计采用AT89C2051单片机为核心，阐述了系统工作原理，给出了软件流程。该电子定时器满足对电器的电源进行控制，同时要方便用户对电子定时

2、器的操作。最大时间能达到30h，且最大精度可以到分钟关键词：定时器；单片机；继电器目 录1.绪论12.课程设计内容22.1设计题目22.2设计目的22.3设计要求23.多档定时器的原理及仿真图23.1电路仿真图23.2多档定时器的工作原理34.组装器件的选择34.1面包板的介绍34.1.1名称及使用34.1.2构造44.1.3内部结构44.2元器件的选择54.2.1二极管54.2.2电解电容54.2.3电阻64.2.4三极管65.面包板的组装工作75.1组装过程中的注意事项75.2面包板成功率不高的原因75.3元器件及导线的裁剪和安装75.4连接完成86.系统的硬件调试86.1电源电路的调试8

3、6.2面包板设计的后期延伸8总 结9致 谢10参考文献11模拟电子课程设计1.绪论定时器已成为人们日常生活中必不可少的物品，广泛用于个人家庭以及车站、码头、剧院、办公室等公共场所，给人们的生活、学习、工作、娱乐带来极大的方便。随着技术的发展，人们已不再满足于钟表原先简单的报时功能，希望出现一些新的功能，诸如日历的显示、闹钟的非接触式止闹、跑表功能、重要日期倒计时显示等，以带来更大的方便，而所有这些，又都是以数字化的倒计时定时器为基础的。因此，研究多档定时器及其扩展应用，有着非常现实的意义，具有很大的实用价值。由于数字集成电路技术的发展和采用了先进的石英技术，使定时器具有走时准确、性能稳定、携带

4、方便等优点，它还用于计时、自动报时及自动控制等各个领域。虽然现在市场上已有现成的倒计时定时器集成电路芯片出售，价格便宜，使用也灵活，如可以随意设置时、分、秒的输出，改变显示数字的大小等，并且由于集成电路技术的发展，特别是 MOS 集成电路技术的发展，使倒计时定时器具有体积小、携带方便，但是这里介绍的实用倒计时定时器可以满足使用者的一些特殊要求，输出方式灵活、功耗低、计时准确、性能稳定、维护方便等优点。实用多档定时器是一个时间控制系统，既能作为一般的时间显示器，也可作为一个定时控制器，驱动负载或显示信息，同时可以根据需要扩展其功能。在此设计研究过程中需综合运用所学的模拟电子技术、数字电子技术、单

5、片机原理与应用、电子系统设计等课程的知识，掌握实用倒计时定时器的设计、组装与调试方法，利用现代的电子系统设计、单片机等新电子技术以及现代的设计手段，系统地培养了综合设计、操作调试、故障处理的能力，达到综合素质以及创新能力的提高。本文是基于51系列单片机设计的一种用于控制家用电器的设计方案2.课程设计内容2.1设计题目多档定时器2.2设计目的 （1）掌握面包板的基本原理、基本方法。（2）掌握通过电路图安装与调试技术。（3）通过具体的电路图，初步掌握简单电路元件装配及对故障的诊断和排除。（4）对多档定时器原理和面包板有初步的了解。2.3设计要求课程设计的要求是分析多档定时器的工作原理，了解多档定时

6、器的工作原理和内部结构，熟练掌握面包板制作，提出系统的设计方案，对所设计电路进行调试。在此基础上可进行创新设计，如改善电路性能。培养分析问题、发现问题和解决问题的能力并掌握电路设计的基本思路和方法。3.多档定时器的原理及仿真图图1电路仿真图3.1电路仿真图3.2多档定时器的工作原理与非门IC1A、IC1B以及R1R4、C1构成一个可控振荡器，当IC1A的第1脚输入端为低电平时，振荡器将停止振荡，为高电平时，振荡器将开始振荡工作，其振荡周期约为T=22RC开关S1、S2、S3是定时挡位选择开关，通过开关选择，分别将电阻R2、R3、R4接入振荡器电路中，从而改变振荡器的工作频率。lC2是十进制计数

7、器脉冲分频器，当CP端（第14脚）连续输入振荡器的脉冲吋，它的输出端Q0Q9依次变为高电平，选择不同的Q输出端，可以将每档设定的定时时间扩大29倍，图中选择的是Q1端。开关S4是复位按钮。定时器使用时先选择好S1、S2、S3的挡位，例如可以将S2闭合，也就是将电阻R3接入振荡电路。接通电源，按一下复位按钮S4，+6V电源作用于IC2的复位端（第15脚），使得IC2复位，Q0端为高电平，Q1Q9端均为低电平。其中Q1端的低电平，一路经过与非门反相器IC1C反相后，变为高电平，并送到IC1A的输入端第1脚，振荡器工作，不断输出脉冲信号。另一路通过R6加到三极管V1的基极，由于V1是PNP型管，故V

8、1导通，继电器K吸合，常开触点闭合，发光二极管LED1点亮，表明计时已经开始。当振荡器向IC2的CP端连续输入计数脉冲时，Q1、Q2、Q9端应依次变为高电平，但当Q1为高电平时，经过IC1C反相后，IC1C的输出端变为低电平，IC1A的第1脚也将变为低电平，振荡器停止工作。同时Q1端的高电平经过电阻R6加到V1基极，V1将由导通状态变为截止状态，继电器线圈失电，常开触点断开，发光二极管LED1熄灭，表示定时时间己到。实验时IC2的输出端的选择可以用导线连通的方式直接选择。当定时结束后，需要再次启动定时工作时，需要按动开关S4一下，使IC24017复位，再重新开始计时。电路中开关可用4位拨码开关

9、代用，其中S1、S2、S3是“自锁”开关，选择挡位时需要让相应的开关处于闭合状态，S4是“无锁”开关，复位时先将S4闭合，然后再断开，以模拟按钮开关的动作过程。在本例的视频演示中，为节约时间，振荡器的周期比较短。增大电解电容C1的值，可以延长定时时间。4.组装器件的选择4.1面包板的介绍4.1.1名称及使用面包板的得名可以追溯到真空管电路的年代，当时的电路元器件大都体积较大， 人们通常通过螺丝和钉子将他们固定在一块切面包用的木板上进行连接，后来电路元器件体积越来越小，但面包板的名称沿用了下来。使用时不用焊接和手动接线，将元件插入孔中就可测试电路及元件，使用方便。使用前应确定哪些元件的引脚应连在

10、一起，再将要连接在一起的引脚插入同一组的5个小孔中。4.1.2构造整板使用热固性酚醛树脂制造，板底有金属条，在板上对应位置打孔使得。元件插入孔中时能够与金属条接触，从而达到导电目的。一般将每5个孔板用一条金属条连接。板子中央一般有一条凹槽，这是针对需要集成电路、芯片试验而设计的。板子两侧有两排竖着的插孔，也是5个一组。这两组插孔是用于给板子上的元件提供电源。图2面包板母板使用带铜箔导电层的玻璃纤维板，作用是把无焊面包板固定，并且引出电源接线柱。图3面包板上半部分结构图4.1.3内部结构面包板上下部分内部连线和中间部分不同，如图3和图4：图4面包板中间部分结构图4.2元器件的选择4.2.1二极管

11、图5二极管二极管又称晶体二极管,简称二极管，如图5所示。在半导体二极管内部有一个PN结两个引线端子，这种电子器件按照外加电压的方向，具备单向电流的转导性。大部分二极管所具备的电流方向性我们通常称之为“整流”功能。二极管最普遍的功能就是只允许电流由单一方向通过，反向时阻断。晶体二极管是一个由p型半导体和n型半导体烧结形成的p-n结界面。在其界面的两侧形成空间电荷层，构成自建电场。当外加电压等于零时，由于p-n结两边载流子的浓度差引起扩散电流和由自建电场引起的漂移电流相等而处于电平衡状态，这也是常态下的二极管特性。4.2.2电解电容图6电解电容图6所示为电解电容。在安装电解电容时要求电容的管脚长度

12、要适中，要正确判断管脚的正，负极，否则不能完成实现收音功能。并且电解电容要紧贴电路板立式安装焊接，太高就会影响后盖的安装。作用：隔直流：作用是阻止直流通过而让交流通过。旁路（去藕）：为交流电路中某些并联的元件提供低阻抗通路。耦合：作为两个电路之间的连接，允许交流信号通过并传输到下一级电路。滤波：将整流以后的锯齿波变为平滑的脉动波，接近于直流。储能：储存电能，用于必须要的时候释放。图7电阻4.2.3电阻电阻（Resistance，通常用“R”表示）是所有电路中使用最多的元件之一。在物理学中，用电阻来表示导体对电流阻碍作用的大小。导体的电阻越大，表示导体对电流的阻碍作用越大。不同的导体，电阻一般不

13、同，电阻是导体本身的一种特性。电阻元件是对电流呈现阻碍作用的耗能元件。因为物质对电流产生的阻碍作用，所以称其该作用下的电阻物质。电阻将会导致电子流通量的变化，电阻越小，电子流通量越大，反之亦然。4.2.4三极管 图8三极管图8为三极管。晶体三极管具有电流放大作用，其实质是三极管能以基极电流微小的变化量来控制集电极电流较大的变化量。这是三极管最基本的和最重要的特性。我们将Ic/Ib的比值称为晶体三极管的电流放大倍数，用符号“”表示。电流放大倍数对于某一只三极管来说是一个定值，但随着三极管工作时基极电流的变化也会有一定的改变。5.面包板的组装工作5.1组装过程中的注意事项面包板在进行电路实验时，可

14、以根据电路连接要求，在相应孔内插入电子元器件的引脚以及导线等，使其与孔内弹性接触簧片接触，由此连接成所需的实验电路。图1为SYB118型面包板示意图，为4行59列，每条金属簧片上有5个插孔，因此插入这5个孔内的导线就被金属簧片连接在一起。簧片之间在电气上彼此绝缘。插孔间及簧片间的距离均与双列直插式（DIP）集成电路管脚的标准间距2.54mm相同，因而适于插入各种数字集成电路。插入面包板上孔内引脚或导线铜芯直径为0.40.6mm，即比大头针的直径略微细一点。元器件引脚或导线头要沿面包板的板面垂直方向插入方孔，应能感觉到有轻微、均匀的摩擦阻力，在面包板倒置时，元器件应能被簧片夹住而不脱落。面包板应

15、该在通风、干燥处存放，特别要避免被电池漏出的电解液所腐蚀。要保持面包板清洁，焊接过的元器件不要插在面包板上。5.2面包板成功率不高的原因面包板设计成功的基础是：（1） 导线连接性能良好；（2） 板内导线夹槽光亮且有一定的韧性；（3） 电子元器件的完好性。造成面包板成功率不高的常见原因是：导线连接不紧，导线夹槽积尘生锈导电性下降，元器件规格不对应不能完成导通。5.3元器件及导线的裁剪和安装图9连接完成元器件选好以后按照对应的孔位插入，然后拔出来用剪刀把引脚剪短，方便面包板的接线工作，保持面包板的整洁。到接线步骤时，利用镊子更好的连接到面包板内部的金属板上。5.4连接完成6.系统的硬件调试6.1电

16、源电路的调试将面包板接入装着电池的电池盒，本系统使用4节5号电池供电，装上之后应立即听到警笛声，用一字螺丝刀调节电位器来调节电压大小，可以明显听到警笛声的大小变化，表示此面包板设计成功达到预期目标。6.2面包板设计的后期延伸可以在加倍时间的4017芯片电信号输出测加入二极管来判断加大了几倍，方便产品的制作及辨别。总 结这次的课程设计是我大学以来第一次接触面包板和仿真软件，虽然原件是现成的，但是电路的设计和面包板的制作过程还是让我学到了很多东西。虽然这次课程设计困难重重但在我们小组的团结努力之下都一一克服了让我体会到了成功的喜悦，并且让我们对电子产品有了更深得了解，特别是对电路的分析以及调试工作

17、，在电路组装调试过程中显得特别重要，通过调试可以更直接的找出故障的原因，对电路的一些基本工艺技术标准也有更进步的了解，把电路的设计工作做得更好，在今后的学习中我会不断努力，创造出更多的更有特色的电子产品。在这次课程设计中让我明白了学习模电的重要性，学习好模电知识并且能为自己所用是多么不容易的一件事，通过这次的课程设计会激励我更加努力地学习数电课程。致 谢本次课程设计是在路静老师的悉心指导下完成的。路静老师精益求精的工作作风，诲人不倦的高尚师德，严于律己、宽以待人的崇高风范，和她的朴实无华、平易近人，都对本人影响深远。不仅使本人树立了远大的学习目标、掌握了基本的研究方法，还使本人明白了许多为人处

18、事的道理。本次设计从选题到完成，每一步都倾注了路静老师大量的心血。在此，谨向路静老师表示崇高的敬意和衷心的感谢！参考文献1 胡汉才. 单片机原理及其接口技术.北京：清华大学出版社，2004（第二版）2 赵德安等. 单片机原理与应用. 北京：机械工业出版社，20043 赵晓安等. MCS-51单片机原理及应用.天津:天津大学出版社,2001-3第一版4 赵亮等. 单片机C语言编程与实例.北京: 人民邮电出版社5 何立民. MCS-51系列单片机应用系统设计系统配置与接口技术.北京:北京航空航天大学 出版社6 张洪润等. 单片机应用技术教程.北京:清华大学出版社7 夏继强. 单片机实验与实践教程. 北京：北京航空航天大学出版社.20018 徐惠民、安德宁 单片微型计算机原理接口与应用第1版北京：北京9 李叶紫. MCS-51单片机应用教程.北京:清华大学出版社10 邹应金. 51系列单片机原理与实验教程.西安:西安电子科技大学出版社11 郝建国. 单片机在电子电路设计中的应用.北京:清华大学出版社12 万光毅. 单片机实验与实践教程(一).北京.北京航空航天大学出版社第 11页 /共11页中国地质大学长