【正文】 1s 信號源設(shè)計 14 圖 5V電壓源電路 1s 信號源設(shè)計： 利用 555集成定時器，構(gòu)成占空比為 50%的多諧振蕩器，用于產(chǎn)生周期為 1s 的矩形方波。 555 定時器的引腳排列： 其中管腳 1（ GND）為接地端；管腳 2（ TR）為低電平觸發(fā)端（ 1/3）；管腳 3（ Vo）為輸出端；管腳 4 為復位端；管腳 5 為控制電壓輸入端，可改變上、下觸發(fā)電位，不用時接 F 電容倒地；管腳 6（ TH）為高電平觸發(fā)端（ 2/3Vcc） ,也稱閥值端；管腳 7（ D）為放電端；管腳 8（ Vcc=5V～ 18V）電源端。 表 1： 555定時器功能表 圖 555 定時器管腳圖 陜西航空職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)論文 15 555 定時器的幾種功能： 1）只要 RD=0,無論兩個觸發(fā)端為何狀態(tài)，輸出端 Vo=0。 2）當 RD=1,高電平觸發(fā)端 TH2/3Vcc，低觸發(fā)端 TR1/3Vcc 時， D 放電管導通，輸出端 Vo=0。 3）當 RD=1，低觸發(fā)端 TR1/3Vcc， D 放電管截止，輸出端 Vo=1.。 4）當 RD=1，而低觸發(fā)端 TR和高電平觸發(fā)端 TH 的電平在 1/3Vcc 到 2/3Vcc 之間時，輸出保持不變。 555 定時器制成多諧振蕩器 多諧振蕩 器是一種自激振蕩器，接通電源后不需外加觸發(fā)便能產(chǎn)生矩形脈沖 圖 多謝振蕩器 我們用 555 定時器構(gòu)成多諧振蕩器的原理很簡單 ,只要將施密特觸發(fā)器的反相輸出端經(jīng) RC積分電路接回輸入端即可。當接通電源以后 ,因為電容上的初始電壓為 0,所以輸出為高電平 ,并開始經(jīng)電阻 R 向電容 C 充電 ,當充到輸入電壓為 Vi=Vt+時 ,輸出電壓跳變?yōu)榈碗娖?,電容 C又經(jīng)過電阻 R開始放電。當放至 Vi=Vt時 ,輸出電位又跳變?yōu)楦唠娖?,電容 C重新開始充電 ,如此周而復始 ,電路便不停的振蕩 .由 Vc的波形求得電容 C的充電時間 T1和放電時間 T2各為 T1=（ R1+R2） CLn【 (VccVT)/(VccVT+)】 =(R1+R2)CLn2 T2=R2CLn【 (0VT+)/(0VT)】 =R2CLn2 1s 信號源設(shè)計 16 振蕩周期為 T=T1+T2=(R1+2R2)CLn2 振蕩頻率為 f=1/T=1/【 (R1+2R2)CLn2】 通過改變 R 和 C 的參數(shù)即可改變振蕩頻率。輸出脈沖的占空比為q=T1/T=(R1+R2)/(R1+2R2)。為了得到占空比為 50%的脈沖，可采用占空比可調(diào)的可調(diào)電路。電容的充電電流和放電電流流經(jīng)不同 的路徑，充電電流只經(jīng)過 R1，放電電流只經(jīng)過R2，因此電容充電時間變?yōu)?T1=R1CLn2 而放電時間變?yōu)?T2=R2CLn2，故輸出脈沖占空比為 q=R1/（ R1+R2）取 R1=R2則可得到占空比為 50%的信號源。經(jīng)以上分析及計算 R1=R2=72kΩ ,C=10uF。同時考慮到實際中不可能存在兩個阻值完全相等的電阻，因此在 R1 和 R2之間可加入一個 10kΩ的電位器，通過調(diào)節(jié)電位器已達到 R R2 阻值完全相等的目的。 圖 1s信號源電路圖 計數(shù)器電路設(shè)計： 利用 1 片 74ls190 芯片和一個發(fā)光 二極管實現(xiàn)十五進制倒計時功能。 74ls190 管腳圖及功能簡介 74ls190 為同步十進制加 /減計數(shù)器，它的引腳圖及功能如下： 陜西航空職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)論文 17 圖 190 的預置是異步的。當置入控制端（ LD ）為低電平時，不管時鐘端（ CP）狀態(tài)如何，輸出端（ Q0~Q3）即可預置成與數(shù)據(jù)輸入端（ D0~D3）相一致的狀態(tài)。 190 的計數(shù)是同步的，靠 CP 同時加在四個觸發(fā)器上而實現(xiàn)的。當計數(shù)控制端（ CT ）為低電平時 ，在 CP 上升沿作用下 Q0~Q3同時變化，從而消除了異步計數(shù)器中出現(xiàn)的計數(shù)尖峰。當計數(shù)方式控制（ U /D）為低電平時進行加計數(shù)；當 U /D 為高電平時進行減計數(shù)。只有在 CP 為高電平時 CT 和 U /D 才可以跳變。 190 有超前進位功能。當計數(shù)上溢或下溢時，進位 /借位輸出端（ CO/BO）輸出一個寬度約等于 CP 脈沖周期的高電平脈沖；行波時鐘輸出（ RC ）輸出一個寬度等于 CP 低電平脈沖。 利用 RC 端可級聯(lián)成 N 位同步計數(shù)器。當采用并行 CP 控制時，則將 RC 接到后一級CT ；當采用并行 CT 控制時，則 將 RC 接到后一級 CP。 表 2： 74ls190 的功能表 1s 信號源設(shè)計 18 電路連接概述 根據(jù)功能表可知，當 U’ /D為 1， PL’ =0 且 CLK=1 時，對應 CLK 脈沖上升沿 ， 74LS190進行十進制減法運算。故在計數(shù)開始前先將 PL’接 JK觸發(fā)器的輸出端 Q，計數(shù)開始時為滿足電路開機預置數(shù)的要求，通過調(diào)節(jié)撥碼開關(guān)以置數(shù)。在計數(shù)過程中，當個位片減到 0 時，便會產(chǎn)生一個借位信號，借位端通過一個非門與十位片的技術(shù)控制端 TCD’連接，十位片減 1，從而在 CP脈沖的作用下，計數(shù)器進行下一個減法循環(huán)。最后倒計時到0時，計數(shù)器十位片的 TCD 端為低電平，通過與門與信號源相與后仍為低電平來控制各位片的 CPD（減法計數(shù)器時鐘輸入端）使計數(shù)器停止工作。 陜西航空職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)論文 19 圖 計數(shù)器及停止電路 顯示電路 電路顯示部分主要用到譯碼器和數(shù)碼管。譯碼器選用 74HC4511（相當于 CD4511） ，它是一個 BCD七段譯碼啟動器。另外，顯示器電路的設(shè)計用七段顯示數(shù)碼管來顯示譯 碼器輸出的數(shù)字，主要分為兩種：共陽極或共陰極顯示器。 74HC4511 譯碼器對應的顯示器是共陰極顯示器（譯碼輸出為“ 1”時，字段點亮，輸出為“ 0”時字段熄滅）。 利用譯碼器將二 —— 十進制（ BCD）碼轉(zhuǎn)換成七段信號，在驅(qū)動器的作用下驅(qū)動顯示器的 a、 b、 c、 d、 e、 f、 g七個發(fā)光段，推動七段顯示數(shù)碼管（ LED）進行顯 1s 信號源設(shè)計 20 圖 74HC4511管腳圖 圖 （ LED） 其中，四個輸入端 DA、 DB、 DC、 DD分別接 8421 碼的響應輸入端（ DD 為最高位）；七個輸出端 OA— OG 接共 陰七段顯示數(shù)碼管的對應端以驅(qū)動對應端亮。 LT’、 LE’ 、 BI’是三個附加控制端，當附加控制端 LT’、 LE’ 均為 1， BI’ 為 0，電路實現(xiàn)正常譯碼，譯碼輸出為高電平的字鍛亮。若 LT’ 為 0,無論 BI’、 LE’ 為何值時， A、 B、 C、 D 為何狀態(tài)， a— g 各段輸出均為 1，數(shù)字管的七段全亮。在 LT’ =1 的前提下，若 BI’ =1 且 ABCD為 0000，則譯碼器的各斷輸出均為 0，顯示器熄滅。（如果要正常顯示“ 0”字，則需使BI’ =0）。當作為輸入端使用時成滅燈輸入，只要 BI’ =1，無論其他輸入端狀態(tài)如何，被驅(qū)動的數(shù)碼管各段同時還是 熄滅；作為輸出端使用時，成滅零輸出。 74HC4511LS48電路結(jié)構(gòu)決定，只有當 ABCD 為 0，且 BI=0 時，譯碼器才會給出低電平。 顯示器采用七段顯示數(shù)碼管 ,它可直接顯示出譯碼器輸出的十進制數(shù)。如果輸入的頻率較高時 ,顯示器所顯示的數(shù)字可能出現(xiàn)混亂或很快改變的結(jié)果 ,這時可在計數(shù)器的后面加一級鎖器；如果顯示器所顯示的數(shù)字暗淡 ,可加一級緩沖器。 為了能正常工作，在 74HC4511 與數(shù)碼管之間應串聯(lián) 1kΩ左右電阻。 陜西航空職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)論文 21 圖 根據(jù)任務書的要求，設(shè)計電路應具有最后 3秒報時功能，即要求響 半秒、停半秒共三下。這一功能實現(xiàn)的思路是：最后三秒響，那么就將最后三秒的信號取出；其半秒信號的報時可由信號源控制，因為信號源是一個占空比為 50%的 1s 信號源，其波形中 1秒的周期內(nèi)有半個周期 T即半秒的時間是高電平，那么高電平就可以驅(qū)動蜂鳴器報警。所以報時電路是由 2個或非門、 3 個與門以及 2 個與非門組成。其中一個雙線或非門接個位片的 Q Q2端，另一個雙線或門接個位片的 Q Q0 端，其中的一個雙線或門的輸出和信號輸入一個雙線，另一或門的輸出接一個與非門之后輸出 M，其中一個 JK 觸發(fā)器的輸出和一個高電平接入另一個與非 門的輸入，輸出與 M 接剩下的一個雙線與門，上述的兩個雙線與門的輸出接剩下的一個與門，輸出接蜂鳴器。實現(xiàn)報警功能。 1s 信號源設(shè)計 22 圖 控制電路 控制電路由 JK觸發(fā)器構(gòu)成的 T 觸發(fā)器來來給出復位信號。 圖 陜西航空職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)論文 23 3．仿真調(diào)試 軟件介紹 Proteus 軟件是一種低投資的電子設(shè)計自動化軟件，提供可仿真數(shù)字和模擬、交流和直流等數(shù)千種元器件和多達 30 多個元件庫。 Proteus 軟件提供多種現(xiàn)實存在的虛擬儀器儀表。此外， Proteus 還提供圖形顯示功能，可以將線路上變化的信號， 以圖形的方式實時地顯示出來。這些虛擬儀器儀表具有理想的參數(shù)指標，例如