毕业设计:限时发言时间提示器设计

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'毕业设计:限时发言时间提示器设计'
摘要本设计电路分为时钟脉冲电路、预置时间电路、倒计时显示电路、 门电路比较控制电路、提示信号发生电路五部分。1、预置时间用三个74LS160十进制计数器和适当的门电路控制的,设有 10min输入(脉冲)按钮和1min输入(脉冲)按钮。即每按一次相应的脉冲开关,就给相应的计数器提供一个脉冲使计数器累加1。同时用适当 的门电路控制10min位计数器为0~3循环,且使得当10min位为3时1mi n 位的计数器清零,即1min位输入脉冲按钮无效;当10min位为0时选中 1min位另一计数器,并使其计数状态为3~9循环。2、利用555构成多谐振荡电路产生所需的2Hz脉冲,再经过JK触发器分频得到1 Hz的脉冲作为计数器的时钟脉冲3、用74LS192双时钟可逆十进制计数器实现倒计时,用4片译码芯片7447 驱动数码管显示时间,显示到秒。通过两个JK触发器实现控制计数器加 减计数功能的转换(倒数为0后变为加计数器),用加进位端、减借位端 和加、减计数脉冲端进行级联,其中10s位到1rnin位为6进制。4、比较电路主要是用逻辑门来使倒计时时间与要求提示时刻比较。控制 电路则由JK触发器、开关等器件来根据输出电平高低来控制提示电路。5、提示信号发生电路主要由发光二极管、两片555芯片构成。其中一片 555构成延时电路;另一片构成多谐振荡蜂鸣电路,用JK触发器使其5 管脚在不同提示时接不同电平,从而发岀不同频率的蜂鸣信号。一、设计步骤与思路1、总框设计构思整个系统由哪些功能模块组成,以及各个功能模块之间的互相控制关系,将各功能模块联系起来画出总体功能模块图。2、 单元模块设计根据总功能框图的功能划分,具体设计各单元模块。设计时,从要实现的功能及如何实现等方面着手,大体选择相应的元器件,再进行细节设计。3、总电路图设计a) 单元功能模块设计好后,从各个单元功能模块间的控制关系 着手,对各单元功能模块进行检验论证,保证各个模块间无 冲突,均能正常运行b) 分析每个模块的各个状态的转换及控制、各功能模块间的控 制关系。本设计应重点分析倒计时的各个须提示的状态的比 较控制电路,还有相应的提示信号发生电路之间的关系。C)纵观全局,规划总电路的布局,最后画出完整的电路图。二、单元方案选择与论证1、预置时间方案选择方案一:由于设计要求倒数时间输入可调并译码显示,比较经典的方案是使用8279芯片:40个引脚的8279芯片是由Intel于80年代首先推出的,参考资料较多,应用比较成熟。优点:最为通用,输入时间使用键盘方便、易 操作。缺点:元器件多,面积大,电路复杂,需要较好的编程能力才能灵活 运用,其综合成本较高,而且本系统只用到其键盘输入单个功能,不能充分 利用它的强大功能。方案二即本设计系统所选方案,由三个74LS160十进制计数器及适当的门电 路组成。充分利用的74LS160的异步清零、同步置数以及使能端等各个功能, 达到设计要求,即输入时间必须在3~3 0范围内可调。本设计系统中设有 10min位输入脉冲开关和1min位输入脉冲开关,每按一次相应开关,控制相 应的计数器累加1。其中10min位计数器计数状态为0飞,且当其为3时控 制1min位的计数器清零,即输入最大为30。而1min位由两片计数器控制, 当10min位不为0时,通过门电路控制74⑸60使能端,选中另一片计数状 态为0~9的74LS160;当10min位为0时,选中其中一片计数状态为3~9的 74LS160,从而实现最小输入为3min的设计要求。电路原理简单、实用,成 本较低,易于实现和控制。?2、时钟脉冲产生方案选择时钟脉冲,通常可用两种方案:1、晶体振荡分频电路。采用石英晶体振荡器,起振快,时基精度高。振荡工作频率仅决定于石英晶体的谐振频率,而与电路中的R、C数值无关。振荡器经内部分频电路后可分为多档输出,可以使脉冲精度从毫秒到小时。起振、停振、清零都可以从电路上端口直接控制,方便。但本系统中所用的 脉冲只需2 Hz的低频脉冲,不需太高的精确度,而石英晶体振荡频率较高, 用在本系统需多次分频,电路会比较复杂。2、 本系统采用的是555芯片构成多谐振荡电路产生所需脉冲。555定时器 是一种单片集成电路,只需要在其外部配上少量的阻容元件,就可构成多偕 等脉冲电路,使用灵活方便,振荡周期一般可根据其外部接的电阻、电容计 算,公式为T二0.7 (R1+2R2) Co其电路较简单且可以利用T与R1、R2、C 的关系方便地改变振荡频率,以满足系统要求。3、 倒计时计数显示由于设计中要求实现倒数计时和超时1min译码显示,故须选择可逆计 数器,而74LS192. 74LS193均为双时钟脉冲输入可逆加减计数器,且其清 零和置数方式均为异步,两者都可选,不同的是74LS192为十进制计数,而 74LS193为16进制计数,本系统中用到的十进制计数较多,故选用74LS192 电路较为简单方便。而74LS192无论在加计数还是减计数时,双时钟脉冲均 需保持一个为高电平,另一个输入时钟脉冲,基于此要求本系统中采用两片 JK触发器分别控制74LS192的加计数脉冲输入CPD和减计数脉冲输入CPu, 使用JK触发同时也可保证CP脉冲的稳定性。本系统中的有关显示电路均采 用常用的数码管译码驱动芯片7447进行译码显示4、 门电路比较控制电路电路中所用的门电路器件均为TTL 74LS系列.o TTL电路不使用的输 入端悬空为高电平,而CMOS电路不使用的输入端不能悬空,会造成逻辑 混乱。控制电路中用到了 JK触发器、按钮式开关等器件组成。5、 提示信号发生电路提示信号主要是由两片555芯片、JK触发器以及适当门电路组成。其 中一片555接成单稳态触发电路,控制延长提示信号的时间;另一片则构成 多谐振荡电路产生一定频率的蜂鸣信号。考虑到充分利用已用555芯片来产 生不同提示信号,本系统用一个JK触发器控制构成多谐振荡555芯片的5 号管脚的高低电平输入,使多谐振荡电路的比较电压不同,以产生不同频率 的蜂鸣信号。JK触发器的脉冲信号由超时信号控制。电路工作原理与框图电路总体工作流程:开电源 >复位清零 >设置时间T >按输入确认键,确认输入 >按开始键则进入倒计时,此时计数工作灯绿灯亮 >剩余时间提示(TS10min时,倒数至5分钟提示;T<1Omin,倒数至1min提示)短提示音 >倒数至0时发出长4s的提示音,同时亮黄灯 >若发言未完则进入超时计数,直到超时1min时给出长4s的较急促 的提示音, 同时亮红灯警告,且计时停止,数码管显示1分钟不变直到主持人复位清零 >若发言在超时1min之前完成(包括准时完成和提前完成)则由主持人按复位键清零停止计数二、各模块工作原理1、预置时间电路电路如图示预置时间电路工作原理:先由主持人复位清零,然后设置发言时间T,设置时间键有10min位设置按键1和1min位设置按键2,通常先设置10min
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