可调延时电路设计

.z.成绩成绩课程设计说明书题目：可调延时电路设计课程名称：数字电子技术学院：电子信息与电气工程学院学生**：学号：202102021063专业班级：自动化2021级2班指导教师：*修太2021年6月7日-.z.课程设计任务书设计题目可调延时电路设计学生**翟英博所在学院电子信息与电气工程学院专业、年级、班自动化11级2班设计要求：1.设计制作一个可调延时电路；2.用5V电源供电；3.通过电位器调节延时时间，延时时间可调范围为0~10分钟；4.用按键触发电路产生延时；5.用LED灯指示延时状态，LED灯亮，延时开场，LED灯灭，延时完毕。主要元件：555定时器、电位器、LED、按键、74LS00学生应完成的任务：1.用multisim软件设计与仿真电路；2.用AltiumDesigner软件设计原理图；3.用AltiumDesigner软件设计PCB板；4.制作PCB板，并安装调试；5.书写课程设计报告。参考文献：[1]秦长海，*天鹏，翟亚芳.数字电子技术[M].大学,2021.10.[2]童诗白，华成英.模拟电子技术根底[M].四版.高等教育,2006.5.[3]邱关源.电路[M].五版.高等教育.2006.[4]彭介华.电子技术课程设计指导[M].高等教育.2021.12[5]陈大钦.电子技术根底实验-电子电路实验、设计、仿真[M].高等教育.2000.1工作方案：5月27—30号完成电路原理图设计；5月30--31号完成PCB板设计；6月3—5号完成PCB板制作并安装调试；6月5—7号书写课程设计报告并提交。任务下达日期：2021年5月20日任务完成日期：2021年6月7日指导教师〔签名〕：学生〔签名〕：可调延时电路设计摘要：设计了一个可调延时电路，通过调节电位器来改变延迟时间的长短，通过测量LED亮的时间来确认延时时间，设计延时范围为0-10s。该电路由555定时器、电位器、LED、按键、电阻、电容和5V电源构成。在本此次设计中通过Multisim仿真、AltiumDesigner设计原理图和制作PCB板，完成了可调延时电路的课程设计任务，能够实现0-10s的延时功能。关键词：可调延时；555定时器；按键触发；电路仿真目录1.设计背景…………………31.1数字电路系统和数字电路的定义和组成…………31.2可调延时电路的作用及根本构成…32.设计方案…………………32.1任务分析……………32.2方案论证……………33．方案实施…………………43.1原理图设计…………43.2PCB制作…………53.3安装与调试…………54.结果与结论………………65.收获与致谢………………76.参考文献…………………77.附件………77.1电路原理图…………77.2PCB布线图………87.3元器件清单…………81.设计背景1.1数字电路系统和数字电路的定义和组成数字电路系统一般包括输入电路、控制电路、输出电路、时钟电路和电源等。输入电路主要作用是将被控信号转换成数字信号，其形式包括各种输入接口电路。比方数字频率计中，通过输入电路对微弱信号进展放大、整形，得到数字电路可以处理的数字信号。模拟信号则需要通过模数转换电路转换成数字信号再进展处理。在设计输入电路时，必须首先了解输入信号的性质，接口的条件，以设计适宜的输入接口电路。数字电路是用数字信号完成对数字量进展算术运算和逻辑运算的电路，又叫数字系统。由于它具有逻辑运算和逻辑处理功能，所以又称数字逻辑电路。现代的数字电路由半导体工艺制成的假设干数字集成器件构造而成。逻辑门是数字逻辑电路的根本单元。存储器是用来存储二值数据的数字电路。从整体上看，数字电路可以分为组合逻辑电路和时序逻辑电路两大类。1.2可调延时电路的作用及根本构成在数字电路设计中优势需要把一个信号延时一段时间再和另一信号作用。可调延时电路是通过按键触发，使得电路信号得到延迟。核心器件是555定时器，由一个LED灯表现出延时时间。2.设计方案2.1任务分析根据课程设计要求，分析可知，可调延时电路是由555定时器、电阻、电容、LED灯、电位器和按键所组成。接通5V直流电源后通过按动按键触发，输出为1使得LED灯发亮，过几秒后输出变为0，此时LED灯熄灭。从而实现延时效果。2.2方案论证 在可调延时电路中，需要表达电路的延时功能。由按键触发，在发光二极管上表现出延时功能,发光二极管亮时延时开场，熄灭时延时完毕。电路构造框图如图1所示。按按动按键LED亮LED灭接通5V电源图1电路构造框图3.方案实施3.1原理图设计555集成时及电路是一种数字、模拟混合型的中规模集成电路，可连接成多谐振荡电路，产生单位脉冲，用于触发计数器。555定时器的逻辑符号图如图2所示。图2555定时器的逻辑符号图当按下按键K时，电容C1接地导致电容的电压下降，电容电压的下降导致2脚电压下降到小于1/3VCC，此时电源给C3充电，导致6脚电压慢慢上升，经过t=(R2+R3)C1*ln3时间后上升到大于2/3VCC时，3脚输出为"0〞，LED灯熄灭，此时6脚电压又下降到0，因为按键已经松开，2脚电压为VCC，继续保持LED灯不亮。接通电源后LED不亮，按一下按键后LED灯亮几秒后熄灭，不按按键时LED不亮。按照电路图在仿真软件Multisim上一一选择各器件并进展连接，将电路在Multisim上连接好后，为各个电阻和电容选取适当值，然后翻开Multisim的开关。看是否符合电路设计的功能。设计可调延时电路原理图如图2所示图2可调延时电路原理图3.2PCB制作在原理图设计无误的情况下，通过AltiumDesigner软件进项PCB板的设计。在布线前要完成对电路图各元件的封装。在封装时，要注意，因为对于同一个元件可能又多种封装方式。封装时根据所给元件的类型选择适宜的封装对各个元件进展封装。封装完成后，把原理图导入PCB板。导入PCB板后，再对元件的位置重新手动摆放，使尽量少的线重叠，以减少布线时的跳线出现。PCB板如图3所示3.3安装与调试在安装时要注意电容和发光二极管有没有插反。安装好所有的器件后开场焊接，焊接完后按照电路图逐一检查电路有没有漏焊的问题，接下来用万用表逐一检查有没有虚焊或线路断路或线路短路。在线路没有问题的情况下连接电源调试，之后用电源逐个模块进展检查。参加5V电压后看能否正常工作。在安装调试时我没能按照正确的步骤执行，使得安装过后无法实现延时功能，之后经过屡次检查与修改，成功完成安装与调试任务。图3PCB图4.结果与结论我们首先在Multisim软件上进展电路的设计，设计好后进展仿真。经过仿真后发现按动触动开关S之后发光二极管没能正常发光，之后发现原来是有一个电阻没能连接到正确的线路上。经过改正，再次仿真后得到了正确的电路原理图。之后利用AltiumDesigner软件进展PCB的设计与封装。经过调整各元件的位置，设计好了PCB板，并没有一条跳线。但制作好PCB板后接通电源按动触动开关后发光二极管无法发光。之后查看原理图，发现电源与六角开关接线错误，Header2应该接六角开关的1、6接头，3接VCC、4接地，而之前设计的是3、6接header2，2接VCC，4接地。还有一处错误就是输入的一直是高电平，输出为低电平，二极发光管无法发光，没方法实现延迟功能。所以在原理图上进展了修改，把C1和R1删除了。同时PCB板也进展了正确的修改。但是PCB版型已经制作好。所以只好用跳线或者焊锡来代替导线进展修改。修改正后，发光二极管还是不亮。后来经过教师的测试发现，原来是发光二极管接反了，后又把二极管正确接上。5.收获与致谢经过两个星期的课程设计，我收获了很多。不仅培养了我的理论联系实践能力，也提高了专业实践技能；通过实践加深了关于数字电子技术理论知识的理解，通过自己动手设计掌握数字电路的一般设计方法，培养了初步的独立设计能力。也提升了自己的动手能力。掌握了PCB、multisim、proteus等电路仿真软件的应用，掌握了数字电路的安装与调试的一般方法。为专业课学习和从事科学研究打下良好的根底。对学习产生了更大的兴趣。在设计过程中我也感到了自己的能力缺乏，在设计时没有按照要求严格执行，一开场的原理图都弄错，导致后面制作PCB板时产生了很多问题，所以今后做事一定要认真仔细，把每一步都走好，不要再马虎大意，要有耐心的去解决问题。在本次课程设计中，我要感谢我的指导教师*修太教师，在设计过程中，教师给我们讲解一些关于设计电路的知识和考前须知。不懂的时候问教师教师也耐心的给我解决问题。在我的PCB板一次一次的修改正程中是教师一次一次的耐心指导才能使我能够完成任务。随意要感谢教师的指导。6.参考文献[1]秦长海，*天鹏，翟亚芳.数字电子技术[M].大学,2021.10.[2]童诗白，华成英.模拟电子技术根底[M].四版.高等教育,2006.5.[3]邱关源.电路[M].五版.高等教育.2006.[4]彭介华.电子技术课程设计指导[M].高等教育.2021.12[5]陈大钦.电子技术根底实验-电子电路实验、设计、仿真[M].高等教育.2000.17.附件7.1电路原理图电路原理图如图4所示。图4可调延时电路原理图7.2PCB布线图PCB布线图如图5所示。7.3元器件清单元器件清单如表1所示。表1元器件清单名称功能个数按键触发开关15