- 相關(guān)推薦
會(huì)議發(fā)言限時(shí)器的設(shè)計(jì)方案(一)
緒論
提高會(huì)議效率，過去是說得多行動(dòng)少，如今動(dòng)真格的了。為保證計(jì)時(shí)準(zhǔn)確、叫停規(guī)范，可通過會(huì)議發(fā)言限時(shí)器來自動(dòng)提醒，超時(shí)叫停。通過限時(shí)發(fā)言，與會(huì)者講話不再穿靴戴帽�，F(xiàn)在會(huì)議既緊湊又精煉，發(fā)言者直入主題，不再講那些令人生厭的空話、套話，泡會(huì)的時(shí)間減少了，搞服務(wù)辦實(shí)事的時(shí)間相對(duì)就多了。
一會(huì)議發(fā)言限時(shí)器的設(shè)計(jì)方案及框圖
1會(huì)議發(fā)言限時(shí)器的設(shè)計(jì)方案
本限時(shí)器打開啟動(dòng)開關(guān)后，時(shí)鐘便開始計(jì)時(shí)，當(dāng)時(shí)鐘走到12分鐘或17分鐘時(shí)，就會(huì)發(fā)出短促的“嘟”提醒聲，頻率約1000Hz；當(dāng)時(shí)鐘走到15分鐘或20分鐘時(shí)，發(fā)出約4秒鐘“嘟”終止聲，頻率約800Hz。
2會(huì)議發(fā)言限時(shí)器的設(shè)計(jì)框圖
圖1.會(huì)議發(fā)言限時(shí)器的框圖
二．會(huì)議發(fā)言限時(shí)器的各部分電路分析
1.時(shí)間顯示電路
計(jì)數(shù)器的芯片選擇為LM8361。顯示器的芯片選擇為兩個(gè)七段譯碼器。
計(jì)數(shù)器LM8361的分鐘個(gè)位及十位的管腳非別與兩個(gè)七段譯碼器連接，組成時(shí)間顯示器。
電阻R3的作用是限制顯示電流。
開關(guān)K2的作用：閉合為停止計(jì)時(shí)兼計(jì)數(shù)器清零；開啟為開始計(jì)時(shí)。
電源VCC的大小為15V。圖2.時(shí)間顯示電路 圖3.時(shí)間控制電路
2.時(shí)間控制電路
電路的連接依據(jù)：以17分鐘報(bào)警為例。
表1.七段顯示器的對(duì)應(yīng)表
a b c d e f g
0 1 1 1 1 1 1 0
1 0 1 1 0 0 0 0
2 1 1 0 1 1 0 1
3 1 1 1 1 0 0 1
4 0 1 1 0 0 0 1
5 1 0 1 1 0 1 1
6 0 0 1 1 1 1 1
7 1 1 1 0 0 0 0
8 1 1 1 1 1 1 1
9 1 1 1 0 0 1 1
當(dāng)七段顯示器顯示“17”時(shí)，圖中d1、f1、a2、d2、f2輸出低電平，a1經(jīng)過非門電路也輸出低電平。F1、D9~D12、D14為或門電路，輸出還是低電平，使得單穩(wěn)態(tài)1有一個(gè)2秒的暫態(tài)，從而使得報(bào)警電路發(fā)出警告。
圖5.或門電路
3.單穩(wěn)態(tài)電路
圖6.單穩(wěn)態(tài)2的電路
圖7.單穩(wěn)態(tài)電路2暫態(tài)波形圖
反相器4069在常溫下，電壓為15V時(shí)，輸入電壓在2.5V至12.5V之間
當(dāng)時(shí)間顯示為20分鐘時(shí)，F(xiàn)3的輸出端由低電平反轉(zhuǎn)為高電平，此時(shí)，電容C3充電，當(dāng)C5上的電壓上上升到約12V（高電平）時(shí)，開始放電。利用公式求出時(shí)間常數(shù)的值，設(shè)R5為1M。
—4/R5C3=lnUc/Us ⑴
代入數(shù)值為：—4/1*106C3=ln12/15
最后得出C3=2μ
同理可證：C4=1μ
圖8.單穩(wěn)態(tài)電路1和2
圖9.555電路部分內(nèi)部原理圖
當(dāng)時(shí)間顯示為20分時(shí)，單穩(wěn)態(tài)1有一個(gè)4秒的暫態(tài)，使得F4右端輸出高電壓，C5充電，當(dāng)Uc由1/3Vcc上升到2/3Vcc時(shí)，7腳導(dǎo)通，電容C5放電，隨著電容的放電，Uc由2/3Vcc下降到1/3Vcc，此過程為C5的一個(gè)完整的充放電過程。
電容C5完成一次充放電的時(shí)間由警告頻率決定，已知頻率為800HZ，設(shè)C5=0.01μ
根據(jù)C5充放電波形：
圖10.C5充放電波形圖
由上圖可得振蕩器的振蕩周期T為：
T=tw1+tw2 ⑵
tw1為電容C5上的電壓由1/3Vcc充到2/3Vcc所需的時(shí)間，充電回路的時(shí)間常數(shù)為（R9+R10）C5。tw1可用下式估算：
tw1=ln2（R9+R10）C5≈0.7（R9+R10）C5 ⑶
tw2為電容C5的電壓由2/3Vcc下降到1/3Vcc所需的時(shí)間，放電回路的時(shí)間常數(shù)為R10C5。tw2可用下式估算：
tw2=ln2R10C5≈0.7R10C5 ⑷
設(shè)C5=0.01μ，且知T=1/800s
由式⑴和式⑵可得到：5*106=28R9+56R10
最后得出R9≈40K，R10≈60K。
圖11.警報(bào)電路
555電路3腳為輸出端，C6為耦合電容。
三.會(huì)議發(fā)言限時(shí)器的各元器件的功能及作用
1.芯片LM8361的功能及作用
⑴.LM8361的引腳排 LM8361各引腳作用：
1.am輸出 2.小時(shí)的十位b,c 3.小時(shí)的個(gè)位f
4.小時(shí)的個(gè)位g 5.小時(shí)的個(gè)位a 6.小時(shí)的個(gè)位b
7.小時(shí)的個(gè)位d 8.小時(shí)的個(gè)位c 9.小時(shí)的個(gè)位e
10.分鐘的十位f 11.分鐘的十位g 12.分鐘的十位a,d
13.分鐘的十位b 14.分鐘的十位e 15.分鐘的十位c
16.分鐘的個(gè)位f 17.分鐘的個(gè)位g 18.分鐘的個(gè)位a
19.分鐘的個(gè)位b 20.分鐘的個(gè)位e 21.分鐘的個(gè)位d
22.分鐘的個(gè)位c 23.一般輸出 24.鬧表定時(shí)輸入
25.報(bào)警輸出 26.停止報(bào)警輸入 27.睡眠輸出
28.Vss 29.VDD 30.睡眠顯示輸入 31.報(bào)警顯示輸入
32.秒顯示輸入 33.慢調(diào) 34.快調(diào) 35.50/60Hz輸出
36.50/60Hz選擇 37.NC 38.12/24小時(shí)選擇
39.1Hz輸出 40.pm輸出
圖12.LM8361引腳圖
2.七段顯示管
七段顯示管分共陰極和共陽極兩種形式，它們的外形結(jié)構(gòu)和二極管連接方式分別如圖 12、圖13所示。從圖中可以看出，對(duì)于共陽極的顯示器，當(dāng)輸入低電平時(shí)發(fā)光二極管發(fā)光；對(duì)于共陰極的顯示器，當(dāng)輸入高電平時(shí)發(fā)光二極管發(fā)光。與之相應(yīng)的譯碼器的輸出也分低電平有效和高電平有效兩種。
圖13.七段譯碼管封裝圖 圖14.（a）共陽式連接方式（b）共陰式連接方式
3.芯片CC4069的功能和作用
CC4069由六個(gè)COS/MOS反相器電路組成。此器件主要用作通用反相器，即用于不需要中功率TTL驅(qū)動(dòng)和邏輯電平轉(zhuǎn)換的電路中。
CC4069提供了14引腳多層陶瓷雙列直插（D），熔封陶瓷雙列直插（J），塑料雙列直插（P）和陶瓷片狀載體（C）4種封裝形式。
⑴.CC4069的邏輯符號(hào)
圖15.邏輯符號(hào)
⑵.CC4069的引出端排列及功能符號(hào)
引出端功能符號(hào)：
1A～6A 數(shù)據(jù)輸入端
VDD 正電源
VSS 地
1Y～6Y 數(shù)據(jù)輸出端
圖16.引出端排列
⑶.CC4069的工作條件
①.推薦工作條件 ②.極限值
電源電壓范圍………………3V～15V 電源電壓………………-0.5V～18V
輸入電壓范圍………………0V～VDD 輸入電壓………………-0.5V～VDD+0.5V
工作溫度范圍 輸入電流………………±10mA
M類………………-55℃～125℃ 貯存溫度………………-65℃～150℃
E類………………-40℃～85℃
4.芯片NE555定時(shí)器的功能及作用
555定時(shí)器簡稱555電路，是一種電路簡單，使用方便靈活，用途廣泛的多功能電路。分為TTL型555電路和COMS型555電路兩大類。
⑴.555定時(shí)器的兩個(gè)顯著特點(diǎn)
①電源電壓的范圍寬，TTL型電源電壓范圍為5—15V；COMS型電源電壓范圍為3—18V。并且TTL型與COMS型的邏輯電平可以兼容。
具有一定的輸出功率，可以直接驅(qū)動(dòng)微型電機(jī)、指示燈、繼電器和揚(yáng)聲器等負(fù)載。
⑵.555定時(shí)器的電路結(jié)構(gòu)及功能
①555定時(shí)器的電路結(jié)構(gòu)
555電路大多采用雙列直插式塑封和金屬圓殼式封裝。
引出端功能符號(hào)：
1腳GND為地端
2腳TR為觸發(fā)端
3腳OUT為輸出端
4腳RD為復(fù)位端
5腳K為控制端
6腳TH為閾值端
7腳D為放電端
8腳VCC為電源正端
圖17. 555電路封裝外型
555電路的工作原理
由555電路的等效邏輯電路（圖18）可知，它由三個(gè)5KΩ電阻組成的分壓器、A1和A2兩個(gè)比較器、H1和H2組成的基本觸發(fā)器、VT放電晶體管、H3組成的輸出緩沖級(jí)等組成。
圖18. 555電路的邏輯電路
分壓器：
555電路中由三個(gè)5KΩ電阻組成的分壓器，對(duì)電源Vcc實(shí)現(xiàn)分壓，由于比較器輸入電阻接近無窮大，所以比較器的輸入端基本不取電流。當(dāng)5腳控制電壓K端懸空時(shí)，分壓器為比較器C 1的同相輸入端提供參考電壓VR1=2/3Vcc；同時(shí)也為比較器C2的反相輸入端提供參考電壓VR2=1/3Vcc。若將5腳K端外接固定電壓Vcc，將使VR1=Vcc，VR2=1/2Vcc。改變Vcc就能改變C1和C2比較器的參考電壓。
比較器：
第6腳閾值輸入TH和2腳觸發(fā)輸入TR端的外加輸入信號(hào)和兩個(gè)參考電壓比較，以決定比較器的輸出。當(dāng)6腳的輸入電壓大于2/3Vcc時(shí)，比較器C1輸出低電平；當(dāng)2腳加入的觸發(fā)信號(hào)小于1/3Vcc時(shí)，比較器C2輸出低電平。反之，兩個(gè)比較器輸出高電平。
基本觸發(fā)器：
基本觸發(fā)器由與非門G1和G2組成，其狀態(tài)受比較器C1和C2的輸出控制。若C1輸出低電平，將觸發(fā)器置0；若C2輸出低電平，則將觸發(fā)器置1；若比較器C1和C2同時(shí)輸出高電平，觸發(fā)器將保持原狀態(tài)。觸發(fā)器4腳RD為復(fù)位端，可以從外部加入負(fù)脈沖控制，使觸發(fā)器置0，平時(shí)RD保持高電平。
放電晶體管V：
放電晶體管V的狀態(tài)受基本觸發(fā)器Q控制，當(dāng)Q=0時(shí)，V截止；當(dāng)Q=1時(shí)，V導(dǎo)通。
輸出緩沖級(jí)G3：
輸出緩沖級(jí)G3接在基本觸發(fā)器Q輸出端，它的輸出就是555電路的輸出。輸出緩沖級(jí)的作用是隔離外接負(fù)載對(duì)555集成電路的影響，提高555電路的帶負(fù)載能力，且能提供與TTL電路一致的電平。
綜上所述，555電路的邏輯功能歸納如表2所示。
表2. 555電路的邏輯功能
RD TH TR OUT VT
0 X X 0 導(dǎo)通
1 ＞⅔VCC ＞⅓VCC 0 導(dǎo)通
1 ＜⅔VCC ＞⅓VCC 不變 不變
1 X ＜⅓VCC 1 截止
表中的四種邏輯功能說明如下：
①直接復(fù)位功能：當(dāng)RD=0時(shí)，無論其它輸入狀態(tài)如何，輸出Q=0、Q=1。放電管VT導(dǎo)通。若RD不用時(shí)，應(yīng)使RD=1。這時(shí)可執(zhí)行復(fù)位、置位和維持功能。
②復(fù)位功能：當(dāng)TH＞⅔VCC，TR＞⅓VCC時(shí)，Q=0、Q=1，放電管VT導(dǎo)通。
③置位功能：當(dāng)TH＜⅓VCC時(shí)，Q=0、Q=1放電管VT截止。
④維持功能：當(dāng)TH＜⅔VCC，TR＞⅓VCC時(shí)，輸出狀態(tài)不變。
四.會(huì)議發(fā)言限時(shí)器的原理圖及設(shè)計(jì)原理
1.會(huì)議發(fā)言限時(shí)器的電路原理
會(huì)議發(fā)言限時(shí)器由LED數(shù)字中電路和報(bào)時(shí)音響電路兩部分組成。前者由LM8361和兩個(gè)七段譯碼器組成，R3為分壓電阻，使加到顯示屏上驅(qū)動(dòng)電壓到電源電壓½V上下浮動(dòng)，與報(bào)時(shí)音響電路相匹配。D6～D16和F1～F6、NE555及Y等組成報(bào)時(shí)音響電路。D9～D12、D14、D16和K3A、F4～F6及NE555等用于12分鐘或17分鐘報(bào)時(shí)提醒，當(dāng)打開啟動(dòng)開關(guān)K2后，時(shí)鐘開始計(jì)時(shí)，D9～D12、F1和F6構(gòu)成“或門”電路，F(xiàn)5的輸入端為高電位，輸出低電位，C4通過F5、R7徹底放電。F6的輸入端為低電位，輸出高電平，D16截至，F(xiàn)4輸入端為高電位，輸出低電平，NE555不工作，Y無音響發(fā)出。當(dāng)時(shí)鐘走到12分鐘或17分鐘時(shí)，F(xiàn)5的輸入端變?yōu)榈碗娢�，輸出高電位，同時(shí)對(duì)C4充電，在充電的2秒鐘內(nèi)R7上端為高電位，F(xiàn)6輸出低電平，F(xiàn)4輸出高電平，NE555工作，Y發(fā)出1000Hz“嘟”的提醒聲。2秒鐘后F6輸出高電平，Y4輸出低電平，提醒聲消失。K3是時(shí)間選擇開關(guān)，圖中所示位置為12分鐘提醒，15分鐘終止，置向另一端為15分鐘提醒，20分鐘終止。D6～D8、D13、D15和K3B、F2、F3及NE555等用于15分鐘或20分鐘終止報(bào)時(shí)，工作原理同上，不同之處是報(bào)時(shí)聲為4秒，報(bào)時(shí)頻率約800Hz，以利于區(qū)分。不需計(jì)時(shí)，只需將K2閉合即可。
2.會(huì)議發(fā)言限時(shí)器的電路原理圖
五.會(huì)議發(fā)言限時(shí)器的印刷電路板的制作
印刷電路板（Printed Circuit Board，簡稱PCB），它是以一定尺寸的絕緣板為基礎(chǔ)，以銅箔為導(dǎo)線，經(jīng)過特定工藝加工，用一層或若干層導(dǎo)電圖形（銅箔的連接關(guān)系）以及設(shè)計(jì)好的孔（如元件孔、機(jī)械安裝孔、金屬化過孔等）來實(shí)現(xiàn)元件間的電氣連接關(guān)系，它就像在紙上印刷上去似的，故得名印刷電路板或稱印刷線路板。在電子設(shè)備中，印刷電路板可以對(duì)各種元件提供必要的機(jī)械支持，提供電路的電氣連接并用標(biāo)記符號(hào)把板上所安裝的各個(gè)元件標(biāo)注出來，以便于插件、檢查及調(diào)試。
印刷電路板可分為：單面板、雙面板和多層板3類。本次設(shè)計(jì)用的就是雙面印刷電路板。
1.PCL設(shè)計(jì)流程
⑴.繪制電路原理圖
確保繪制的電路原理圖無錯(cuò)誤后，即可生成網(wǎng)絡(luò)表，用于PCB設(shè)計(jì)時(shí)的自動(dòng)布局和自動(dòng)布線。對(duì)于比較簡單的電路，也可不繪制原理圖，而直接進(jìn)入PCB設(shè)計(jì)。
⑵.規(guī)劃電路板
規(guī)劃電路板主要確定電路板的物理邊界、電器邊界、電路板的層數(shù)、各中元件的封裝形式和布局要求等任務(wù)。
⑶.設(shè)置參數(shù)
設(shè)置參數(shù)是設(shè)置軟件中電路板的工作層的參數(shù)、PCB編輯器的工作參數(shù)、自動(dòng)布局和布線參數(shù)等。
⑷.裝入網(wǎng)絡(luò)表及元件的封裝形式
網(wǎng)絡(luò)表是PCB自動(dòng)布線的核心，也是電路原理圖設(shè)計(jì)與印刷電路板設(shè)計(jì)系統(tǒng)的接口。只有正確裝入網(wǎng)絡(luò)表，才能對(duì)電路板進(jìn)行自動(dòng)布局和自動(dòng)布線的操作。
⑸.元件的布局
元件的布局包括自動(dòng)布局和手工調(diào)整兩個(gè)過程。在規(guī)劃好電路板和裝入網(wǎng)絡(luò)表之后，系統(tǒng)能自動(dòng)裝入元件，并自動(dòng)將它們放置在電路板上。自動(dòng)布局是系統(tǒng)根據(jù)某種算法在電氣邊界內(nèi)自動(dòng)擺放元件的位置。如果自動(dòng)布局不盡人意，則再進(jìn)行手工調(diào)整。另外，Protel99 SE也支持用戶的手工布局。
⑹.自動(dòng)布線
系統(tǒng)根據(jù)網(wǎng)絡(luò)表中的連接關(guān)系和設(shè)置的布線規(guī)則進(jìn)行自動(dòng)布線。只要元件的布局合理，布線參數(shù)設(shè)置得當(dāng)，Protel99 SE的自動(dòng)布線的布通率幾乎是100%。
⑺.調(diào)整
自動(dòng)布線成功后，用戶可對(duì)不太合理的地方進(jìn)行調(diào)整。如調(diào)整導(dǎo)線的走向、導(dǎo)線的粗細(xì)、標(biāo)注字符和添加輸入/輸出焊盤、螺絲孔等。
⑻.文件的保存及輸出
將繪制好的PCB圖保存在磁盤上，然后利用打印機(jī)或繪圖儀輸出。也可利用E-mail將文件直接傳給生產(chǎn)廠家進(jìn)行加工生產(chǎn)。
2.會(huì)議發(fā)言限時(shí)器的PCB版圖
圖20. PCB圖
六.結(jié)束語
因?yàn)槲覀兘M的設(shè)計(jì)電路有些復(fù)雜，芯片買到的時(shí)間過晚，所以沒能制作成實(shí)際的電路，非常遺憾。我們?cè)O(shè)計(jì)的會(huì)議發(fā)言限時(shí)器比較簡單，僅適用于中小型會(huì)議。
而對(duì)于發(fā)展迅速的當(dāng)今社會(huì)，鋪天蓋地會(huì)議、討論、演講等充斥著我們的工作和生活。要開一個(gè)富有成效的會(huì)議，就要有一個(gè)好的會(huì)風(fēng)，盡量開短會(huì)、開小會(huì)、開精會(huì)，長話短說，有針對(duì)性、不跑題、不重復(fù)。而會(huì)議發(fā)言限時(shí)正是提高效率和減少廢話的一個(gè)行之有效的方法。
如果實(shí)際生產(chǎn)、應(yīng)用，我覺得應(yīng)該更加完善一些地方，如警報(bào)聲音可根據(jù)不能形式的會(huì)議，設(shè)置成不同鈴聲。為了美觀，可以也時(shí)鐘相結(jié)合。還可加入暫停計(jì)時(shí)功能，支持多種語言，這樣就更加人性化了。
通過畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我們進(jìn)一步鞏固和深化理論知識(shí)，提高分析問題及解決問題的能力，提高對(duì)電子類產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、測試工作，提高動(dòng)手能力，為畢業(yè)后從事本專業(yè)的工作打下比較扎實(shí)的實(shí)踐基礎(chǔ)。
七.謝辭
在論文的寫作過程中，王老師和楊老師給了我很多的指導(dǎo)，不僅對(duì)論文的不足之處作了修改，提出了寶貴的意見，也對(duì)論文的設(shè)計(jì)提了許多好的建議，讓我的論文內(nèi)容寫得更加全面、范圍更加廣泛。在他們的不止一次的耐心的指導(dǎo)下，這篇論文得以順利完成。搜集資料的過程中，圖書館的老師也為我們提供了很大的便利，使得我資料豐富，思路順暢，而且本組的同學(xué)們都很團(tuán)結(jié)，大家集思廣益，互相支持、幫助，也是我能夠成功寫好論文的一部分，所以我在此表示衷心的感謝，謝謝老師們的細(xì)心負(fù)責(zé)、指導(dǎo)幫助，也謝謝同學(xué)們的支持！在論文的寫作過程中，王老師和楊老師給予了很大的支持和幫助，為論文的寫作提出了許多寶貴性的意見和建議；在他的指導(dǎo)下，這篇論文得以順利完成。在資料的搜集過程中，圖書館工作人員為我們提供了很大幫助，本組同學(xué)也給予了很多支持，在此表示衷心感謝。
八.參考文獻(xiàn)
[1] 楊志忠 《數(shù)字電子技術(shù)》[J].高等教育出版社
[2] 高吉祥 《電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)與課程設(shè)計(jì)》[J].電子工業(yè)出版社
[3] 徐開友 《低頻電子線路》[J].天津大學(xué)出版社
附錄
元器件明細(xì)表：
序號(hào) 品名 型號(hào) 個(gè)數(shù)
1 七段顯示管 2塊
2 定時(shí)器 NE555 1塊
3 計(jì)時(shí)器 LM8361 1塊
4 二極管 IN4001 2個(gè)
5 電阻 51K 1個(gè)
6 電阻 47 1個(gè)
7 電阻 10K 3個(gè)
8 電阻 1M 2個(gè)
9 電阻 40K 1個(gè)
10 電阻 6K 1個(gè)
11 電阻 30K 1個(gè)
12 二極管 IN4148 14個(gè)
13 電容 300μ/25V 1個(gè)
14 電容 0.01μ 1個(gè)
15 電容 2μ/25V 1個(gè)
16 電容 0.02 1個(gè)
17 電容 1μ/25V 1個(gè)
18 電容 47μ/25V 1個(gè)
19 開關(guān) 雙雙刀雙擲 1個(gè)
20 開關(guān) 2個(gè)
21 非門電路 4069 1個(gè)
22 蜂鳴器 8Ω揚(yáng)聲器 1個(gè)
23 變壓器 雙12V/5W 1個(gè)
總計(jì) 42個(gè)
【會(huì)議發(fā)言限時(shí)器的設(shè)計(jì)方案(一)】相關(guān)文章：
自制快速干手器05-11
高壓變頻器構(gòu)成及測試06-12
如何正確使用節(jié)拍器02-24
出租車多功能計(jì)費(fèi)器的設(shè)計(jì)05-28
基于PLC的斷路器型式試驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)03-10
淺析變壓器鐵芯接地故障檢測與處理11-29
開題報(bào)告會(huì)議記錄08-18