简易电子闹钟的设计论文报告(编辑修改稿)

简易电子闹钟的设计论文报告(编辑修改稿)内容摘要：

为 1Hz 振荡的矩形波信号； 倒计时控制系统 ：接收时钟信号以及键盘的输入，并且完成倒计时的工作； 键盘输入系统：完成所需倒计时的时间输入 ； 响铃系统：发出响铃，提醒用户。 方案可行性分析 与仿真调试 此方案是否可行关键在于这四个部分的电路能否同时合理有效地工作。 时钟 信号发生系统 时钟 信号发生系统 的 电路可用简单的 555 多谐振荡电路来实现 ， 根据 NE555 频率计算软件 计算 如下： 倒计时控制系统 响铃系统 时钟信号发生系统 键盘输入系统 桂林电子科技大学基础工程设计说明书 第 4 页 共 25 页 图 （ ） 555 频率计算结果 得知 其中： R1=50kΩ， R2=47kΩ， C=10μ F 其 原理 图如下 ： 图 （ ）时钟信号发生原理 图 通过 multisim 软件仿真以及调试 可知 ： 我们能够通过 简单的 555 多谐振荡电路 产生 倒计时控制系统 所需的时钟信号： 桂林电子科技大学基础工程设计说明书 第 5 页 共 25 页 图 （ ）时钟信号发生仿真 图 按键 输入系统 该 系统 主要 由 0~9 九个拨动按键以及两片 为 8－ 3 线优先编码器 组成， 编码器的输入端由第一片 优先编码器 的八位输入端跟第二片 优先编码器 前二位输入端组成。 输出端的低三位分别由两片 优先编码器 的 A0 非 ,A1 非， A2 非相与而成，第四位输出端取自第一片 优先编码器 的 GS 非端。 通过扩展两片 为 8－ 3 线优先编码器 可实现 十种 不同输入状态 编码出倒计时系统 所需的四位输入端。 桂林电子科技大学基础工程设计说明书 第 6 页 共 25 页 图 （ ）按键输入原理 图 根据 优先编码器 的功能表， 当 优先编码器 其中一个输入端输入低电平，其他输入端为高电平时 ， 优先编码器 就能将 0~9 输入端地址位译码成四位二进制码 ，通过 multisim软件仿真以及调试结果如下： 在 multisim 中 用一个数码管 接到 该系统的四位 输出端， 调试该电路得知： 在开关0~9 全部闭合的情况下， 然后 当打开其中任何一个开关，两片组合成的编码器的输入端为低电平，这时它的输出 为对应打开开关端口数字。 图 （ ）按键输入仿真 图 应该考虑到开关输 入优先性问题， 根据 优先编码器 的功能表 得知 D7 端的优先性最高。 根据设计，在输入数字时 只能打开需要输入数字相应的开关， 应避免 同时 打开两个或两个以上的开关，否则 可能 会出现 输入无效的情况。 倒计时 与响铃 系统 倒计时 系统 由两片 十进制可逆计数器 、 两片 BCD7 段数码管译码器驱动器 、 两片共阳数码管组成。 系统的 的信号输入取自 555 信 号发生系统 的输出的方波信号，信号直接输入第一片 74LS192 计数器的 DWN 非 减计数输入端， UP 非 端接高电平， 这样 就能实现 减计数 功能。 桂林电子科技大学基础工程设计说明书 第 7 页 共 25 页 计数器的扩展： 第一片计数器的进位输出端 BRW 非 接到第二位计数器的 DWN 非 减计数输入端，两片计数器的输出端分别接到 段数码管译码器驱动器 的输入端，通过 数码管译码器驱动器 译码，这样就能实现在共阳数码管显示两位数的倒计数效果： 图 （ ）倒计时原理 图 通过 multisim 软件仿真以及调试结果如下： 当第一位计数器的 DOWN 非端 接入 1Hz 占空比位 50%的方波信号源， 第一片计数器的进位输出端 BO非接到第二位计数器的 DOWN 非减计数输入端， 分别在两片计数器的输出端接入数码管，数码管便会进行每秒一次的进位减计数显示 ： 图 （ ） 倒计时 仿真 图 桂林电子科技大学基础工程设计说明书 第 8 页 共 25 页 响铃系统 主要由电平保持电路和蜂鸣器组成。 由于计数器进位输出信号仅为一瞬间的电平变化，而闹铃需要保持响着，这就需要一个电平保持电路。 为了能够让这个系统自动停止闹钟， 这个电路可由一片 十进制可逆 减 计数器 简单构成：当 这个计数器 UP 非端接收到倒计时系统的一个初始的进位信号，一个闹铃周期内， 这 个计数器的 QA 非端由低电平变为高电平，这样就能驱动蜂鸣器发出声音 ，当下一个周期到来的时候再由高电平变为低电平，这样就实现了闹钟的自动停止。 图 （ ） 响铃系统原理 图 通过 multisim 软件仿真以及调试结果 如下： multisim 示波器中蓝色的线条为方波信号源模拟计数器输出的进位信号，可以看到，当该计数器接受到电平变化的进位信号，其 QA 端由低电平变为高电平，并且在接收到第二个 电平变化的进位信号时，还是保持这高电平，这就意味着蜂鸣器能在接受到第一个 到第二个 电平变化的进位信号期间响铃。 图 （ ）响铃系统仿真 图 桂林电子科技大学基础工程设计说明书 第 9 页 共 25 页 由于 现实元器件 DXP 20xx 中计数器输出端口的电平为 实际需要的非 ， 这与multisim 模拟软件 的 有所不同 ，所以在实际原理图中应在输入输出端分别接上一个非门 ： 图 （ ）响铃系 统实际原理 图 各系统的衔接 与总原理图 1. 信号发生系统 的输出信号直接连到倒计时系统的减计数输入端；。 因为输入的数字包括十位和个位两个部分，所以输入时需要切换输入的位数。 通过查询计数器的功能表得知：当计数器的 LD 非端为低电平时，计数器的输出为预置输入端的值。 为了能控制十位和个位两个部分的输入，这就接需要用到两个开关。 当输入十位的数时，控制十位计数器的 LD 非端为低电平，控制个位计数器的 LD 非端为高电平。 同理，当输入个位的数时，控制十位计数器的 LD 非端为高电平，控制 个位计数器的 LD 非端为低电平，这样个位和十位的输入就互不影响。 最后把按键输入系统的四个输出端分别并联到倒计时控制系统的两个计数器的预置数端，这样就能实现 通过 按键输入所需的倒计时。 电平保持电路 衔接，保障在一个倒计时周期内闹铃一直响着 ，其原理已经有所描述。 完成各系统的衔接，得到的总原理图 参见附录二。 桂林电子科技大学基础工程设计说明书 第 10 页 共 25 页 3 硬件设计 元器件选择的依据 以及元件参数的确定 电阻： 电阻的主要参数有阻值、功率、精度等。 555 多谐振荡电路 对于电阻器的精度一般无特别要求。 为提高电路工作的稳定性 ,以选用金属膜电阻为宜。 功率的选择又电路中消耗的功率大小来决定。 功率选择太小 ,发热严重 ,甚至烧毁。 根据设计要求， 选取 金属膜电阻 R1=50KΩ， R2=47KΩ。 电容器 ： 功率放大电路中用涤纶电容器和电解电容较多。 涤纶电容器无极性电解电容有极性电容器的主要参数是容量和耐压值。 在高保真功率放大电路中为达到良好的频响效果耦合退耦电容器以选用 损耗低漏电小的电容器如阻电容器聚苯乙烯电容器等更好。 为确保音调电路提升和衰减的准确性有关电容器的误差应小于 5%。 所以 选定 电解电容C1=01uf,胆电容 C2=。 开关：采用三脚 小电流拨动开关。 电 源 ：根据逻辑芯片的工作要求， 电源一般用 5V电源，可由 usb 电源提供。 蜂鸣器：应采用有源蜂鸣器； 数码管：应采用共阳 7 段数码管； 逻辑芯片： 计数器采用 SN74LS192N 集成同步计数器 ； 与。