【文章內(nèi)容簡介】 為 1Hz 振蕩的矩形波信號； 倒計時控制系統(tǒng) ：接收時鐘信號以及鍵盤的輸入，并且完成倒計時的工作； 鍵盤輸入系統(tǒng)：完成所需倒計時的時間輸入 ； 響鈴系統(tǒng)：發(fā)出響鈴，提醒用戶。 方案可行性分析 與仿真調(diào)試 此方案是否可行關(guān)鍵在于這四個部分的電路能否同時合理有效地工作。 時鐘 信號發(fā)生系統(tǒng) 時鐘 信號發(fā)生系統(tǒng) 的 電路可用簡單的 555 多諧振蕩電路來實現(xiàn) ， 根據(jù) NE555 頻率計算軟件 計算 如下： 倒計時控制系統(tǒng) 響鈴系統(tǒng) 時鐘信號發(fā)生系統(tǒng) 鍵盤輸入系統(tǒng) 桂林電子科技大學(xué)基礎(chǔ)工程設(shè)計說明書 第 4 頁 共 25 頁 圖 （ ） 555 頻率計算結(jié)果 得知 其中： R1=50kΩ， R2=47kΩ， C=10μ F 其 原理 圖如下 ： 圖 （ ）時鐘信號發(fā)生原理 圖 通過 multisim 軟件仿真以及調(diào)試 可知 ： 我們能夠通過 簡單的 555 多諧振蕩電路 產(chǎn)生 倒計時控制系統(tǒng) 所需的時鐘信號： 桂林電子科技大學(xué)基礎(chǔ)工程設(shè)計說明書 第 5 頁 共 25 頁 圖 （ ）時鐘信號發(fā)生仿真 圖 按鍵 輸入系統(tǒng) 該 系統(tǒng) 主要 由 0~9 九個撥動按鍵以及兩片 為 8－ 3 線優(yōu)先編碼器 組成， 編碼器的輸入端由第一片 優(yōu)先編碼器 的八位輸入端跟第二片 優(yōu)先編碼器 前二位輸入端組成。輸出端的低三位分別由兩片 優(yōu)先編碼器 的 A0 非 ,A1 非， A2 非相與而成，第四位輸出端取自第一片 優(yōu)先編碼器 的 GS 非端。 通過擴(kuò)展兩片 為 8－ 3 線優(yōu)先編碼器 可實現(xiàn) 十種 不同輸入狀態(tài) 編碼出倒計時系統(tǒng) 所需的四位輸入端 。 桂林電子科技大學(xué)基礎(chǔ)工程設(shè)計說明書 第 6 頁 共 25 頁 圖 （ ）按鍵輸入原理 圖 根據(jù) 優(yōu)先編碼器 的功能表， 當(dāng) 優(yōu)先編碼器 其中一個輸入端輸入低電平，其他輸入端為高電平時 ， 優(yōu)先編碼器 就能將 0~9 輸入端地址位譯碼成四位二進(jìn)制碼 ，通過 multisim軟件仿真以及調(diào)試結(jié)果如下： 在 multisim 中 用一個數(shù)碼管 接到 該系統(tǒng)的四位 輸出端， 調(diào)試該電路得知： 在開關(guān)0~9 全部閉合的情況下， 然后 當(dāng)打開其中任何一個開關(guān)，兩片組合成的編碼器的輸入端為低電平，這時它的輸出 為對應(yīng)打開開關(guān)端口數(shù)字 。 圖 （ ）按鍵輸入仿真 圖 應(yīng)該考慮到開關(guān)輸 入優(yōu)先性問題， 根據(jù) 優(yōu)先編碼器 的功能表 得知 D7 端的優(yōu)先性最高。根據(jù)設(shè)計，在輸入數(shù)字時 只能打開需要輸入數(shù)字相應(yīng)的開關(guān)， 應(yīng)避免 同時 打開兩個或兩個以上的開關(guān)，否則 可能 會出現(xiàn) 輸入無效的情況。 倒計時 與響鈴 系統(tǒng) 倒計時 系統(tǒng) 由兩片 十進(jìn)制可逆計數(shù)器 、 兩片 BCD7 段數(shù)碼管譯碼器驅(qū)動器 、 兩片共陽數(shù)碼管組成 。 系統(tǒng)的 的信號輸入取自 555 信 號發(fā)生系統(tǒng) 的輸出的方波信號，信號直接輸入第一片 74LS192 計數(shù)器的 DWN 非 減計數(shù)輸入端， UP 非 端接高電平， 這樣 就能實現(xiàn) 減計數(shù) 功能。 桂林電子科技大學(xué)基礎(chǔ)工程設(shè)計說明書 第 7 頁 共 25 頁 計數(shù)器的擴(kuò)展： 第一片計數(shù)器的進(jìn)位輸出端 BRW 非 接到第二位計數(shù)器的 DWN 非 減計數(shù)輸入端，兩片計數(shù)器的輸出端分別接到 段數(shù)碼管譯碼器驅(qū)動器 的輸入端，通過 數(shù)碼管譯碼器驅(qū)動器 譯碼，這樣就能實現(xiàn)在共陽數(shù)碼管顯示兩位數(shù)的倒計數(shù)效果： 圖 （ ）倒計時原理 圖 通過 multisim 軟件仿真以及調(diào)試結(jié)果如下： 當(dāng)?shù)谝晃挥嫈?shù)器的 DOWN 非端 接入 1Hz 占空比位 50%的方波信號源， 第一片計數(shù)器的進(jìn)位輸出端 BO非接到第二位計數(shù)器的 DOWN 非減計數(shù)輸入端， 分別在兩片計數(shù)器的輸出端接入數(shù)碼管，數(shù)碼管便會進(jìn)行每秒一次的進(jìn)位減計數(shù)顯示 ： 圖 （ ） 倒計時 仿真 圖 桂林電子科技大學(xué)基礎(chǔ)工程設(shè)計說明書 第 8 頁 共 25 頁 響鈴系統(tǒng) 主要由電平保持電路和蜂鳴器組成。由于計數(shù)器進(jìn)位輸出信號僅為一瞬間的電平變化，而鬧鈴需要保持響著，這就需要一個電平保持電路。 為了能夠讓這個系統(tǒng)自動停止鬧鐘， 這個電路可由一片 十進(jìn)制可逆 減 計數(shù)器 簡單構(gòu)成：當(dāng) 這個計數(shù)器 UP 非端接收到倒計時系統(tǒng)的一個初始的進(jìn)位信號，一個鬧鈴周期內(nèi)， 這 個計數(shù)器的 QA 非端由低電平變?yōu)楦唠娖?，這樣就能驅(qū)動蜂鳴器發(fā)出聲音 ，當(dāng)下一個周期到來的時候再由高電平變?yōu)榈碗娖?，這樣就實現(xiàn)了鬧鐘的自動停止 。 圖 （ ） 響鈴系統(tǒng)原理 圖 通過 multisim 軟件仿真以及調(diào)試結(jié)果 如下： multisim 示波器中藍(lán)色的線條為方波信號源模擬計數(shù)器輸出的進(jìn)位信號，可以看到，當(dāng)該計數(shù)器接受到電平變化的進(jìn)位信號，其 QA 端由低電平變?yōu)楦唠娖剑⑶以诮邮盏降诙€ 電平變化的進(jìn)位信號時，還是保持這高電平，這就意味著蜂鳴器能在接受到第一個 到第二個 電平變化的進(jìn)位信號期間響鈴。 圖 （ ）響鈴系統(tǒng)仿真 圖 桂林電子科技大學(xué)基礎(chǔ)工程設(shè)計說明書 第 9 頁 共 25 頁 由于 現(xiàn)實元器件 DXP 20xx 中計數(shù)器輸出端口的電平為 實際需要的非 ， 這與multisim 模擬軟件 的 有所不同 ，所以在實際原理圖中應(yīng)在輸入輸出端分別接上一個非門 ： 圖 （ ）響鈴系 統(tǒng)實際原理 圖 各系統(tǒng)的銜接 與總原理圖 1. 信號發(fā)生系統(tǒng) 的輸出信號直接連到倒計時系統(tǒng)的減計數(shù)輸入端； 。因為輸入的數(shù)字包括十位和個位兩個部分，所以輸入時需要切換輸入的位數(shù)。 通過查詢計數(shù)器的功能表得知：當(dāng)計數(shù)器的 LD 非端為低電平時，計數(shù)器的輸出為預(yù)置輸入端的值。為了能控制十位和個位兩個部分的輸入，這就接需要用到兩個開關(guān) 。當(dāng)輸入十位的數(shù)時，控制十位計數(shù)器的 LD 非端為低電平，控制個位計數(shù)器的 LD 非端為高電平 。 同理，當(dāng)輸入個位的數(shù)時，控制十位計數(shù)器的 LD 非端為高電平，控制 個位計數(shù)器的 LD 非端為低電平，這樣個位和十位的輸入就互不影響。最后把按鍵輸入系統(tǒng)的四個輸出端分別并聯(lián)到倒計時控制系統(tǒng)的兩個計數(shù)器的預(yù)置數(shù)端，這樣就能實現(xiàn) 通過 按鍵輸入所需的倒計時。 電平保持電路 銜接，保障在一個倒計時周期內(nèi)鬧鈴一直響著 ，其原理已經(jīng)有所描述 。 完成各系統(tǒng)的銜接，得到的總原理圖 參見附錄二。 桂林電子科技大學(xué)基礎(chǔ)工程設(shè)計說明書 第 10 頁 共 25 頁 3 硬件設(shè)計 元器件選擇的依據(jù) 以及元件參數(shù)的確定 電阻： 電阻的主要參數(shù)有阻值、功率、精度等。 555 多諧振蕩電路 對于電阻器的精度一般無特別要求。 為提高電路工作的穩(wěn)定性 ,以選用金屬膜電阻為宜。功率的選擇又電路中消耗的功率大小來決定。功率選擇太小 ,發(fā)熱嚴(yán)重 ,甚至燒毀。 根據(jù)設(shè)計要求， 選取 金屬膜電阻 R1=50KΩ， R2=47KΩ。 電容器 ： 功率放大電路中用滌綸電容器和電解電容較多。滌綸電容器無極性電解電容有極性電容器的主要參數(shù)是容量和耐壓值。在高保真功率放大電路中為達(dá)到良好的頻響效果耦合退耦電容器以選用 損耗低漏電小的電容器如阻電容器聚苯乙烯電容器等更好。為確保音調(diào)電路提升和衰減的準(zhǔn)確性有關(guān)電容器的誤差應(yīng)小于 5%。 所以 選定 電解電容C1=01uf,膽電容 C2=。 開關(guān)：采用三腳 小電流撥動開關(guān) 。 電 源 ：根據(jù)邏輯芯片的工作要求， 電源一般用 5V電源，可由 usb 電源提供。 蜂鳴器：應(yīng)采用有源蜂鳴器； 數(shù)碼管：應(yīng)采用共陽 7 段數(shù)碼管； 邏輯芯片： 計數(shù)器采用 SN74LS192N 集成同步計數(shù)器 ； 與