可调延时电路设计 数字电子技术

课程设计说明书

题目：可调延时电路设计

课程名称：数字电子技术

学院：电子信息与电气工程学院学生姓名：

学号：

专业班级：

指导教师：

2014 年 6 月 6 日

课程设计任务书

可调延时电路设计

摘要：设计一个可调延时电路，该电路可以实现延时LED灯亮的时间。该电路主要由有555定时器，电位器，发光二极管，电阻，电容构

成，其中可通过调节电位器来调控延时时间，通过测LED亮的时间来确

认延时时间，经Multisim仿真测试，该电路可以实现可调延时功能。利

用. Altium Designer软件对电路进行了原理图设计和PCB设计，并对电

路进行了安装和调试，电路成功运行。

关键词：可调延时；555定时器；设计原理;电路仿真

目录

1 设计背景 (1)

1.1设计背景 (1)

1.2可调延时电路作用和主要器件 (1)

2 设计方案 (1)

2.1设计原理 (1)

2.2设计要求 (1)

3 方案实施 (2)

3.1原理图设计 (2)

3.2 PCB制作 (4)

3.3安装和调试 (5)

4 结果与结论 (6)

5 收获与致谢 (6)

6 参考文献 (7)

7 附件 (7)

7.1电路原理图 (7)

7.2PCB布线图 (8)

7.3元器件清单 (8)

7.4可调延时电路实物图 (9)

1. 设计背景

1.1设计背景

随着电子技术的进步，各类电子元件都给人们的生活带来巨大变化，而我今天提到的可调延时电路，是近几年来人们不可获缺的重要部分，小到微波炉，电饭锅，全自动洗衣机，它们运用可调延时电路来实现预约功能，让你在全心学习工作之时，电气自动运行，帮你洗衣做饭；大到工业自动化，各类延时可使人们远离危险区域。由此可见延时电路在生活中无处不在，有着极其广泛的应用，作为电气学院的一名学生设计一个可调延时电路是非常有必要的。

1.2延时电路作用和主要器件

在数字电路设计中有时需要把一个信号延时一段时间再和另一信号作用。可调延时电路是通过按键触发，使得电路信号得到延迟。核心器件是555定时器，由一个LED灯表现出延时时间。

2.设计方案

2.1设计原理

采用含555定时器、电阻、电容、LED灯、电位器和按键所组成。简要分析：接通5V直流电源后通过按动按键触发，输出为1使得LED灯发亮，断开电源后，延时电路会在没有下一个触发信号到来时使灯LED持续亮一段时间，持续时间的长短由电容C的充放电时间常数决定，从而实现延时效果。555定时器接成单稳态触发器，控制电阻电容，简单易制、成本低、节电又方便。

2.2设计要求

电路延时主要表现为接通5V直流电源后通过按动按键触发，LED灯亮，断开电源后LED灯不会立刻变暗，而会亮一段时间后再变暗，即表现为延时。电路结构框图如图2.1.1所示

图2.1.1 电路结构框图

3. 方案实施

3.1原理图设计

555定时器是一种中规模集成电路，外形为双列直插8脚结构，体积很小，使用起来方便。只要在外部配上几个适当的阻容元件，就可以构成史密特触发器、单稳态触发器及自激多谐振荡器等脉冲信号产生与变换电路，产生单位脉冲，用于触发计数器。555定时器的逻辑符号图和组成图如图3.1.1 图3.1.2所示

图3.1.1 555定时器的逻辑符号图

接通电源 LED 灯亮

LED 灯灭 断开按键 按下按键 LED 灯亮 10秒后

图3.1.2 555定时器组成图

它含有两个电压比较器，一个基本RS触发器，一个放电开关T，比较器

的参考电压由三只5KΩ的电阻器构成分压，它们分别使高电平比较器C1同相比

较端和低电平比较器C2的反相输入端的参考电平为2/3 Vcc和1/3 Vcc。C1和C2的输出端控制RS触发器状态和放电管开关状态。当输入信号输入并超过2/3 Vcc 时，输入触发器复位，555的输出端3脚输出低电平，同时放电，开关管导通；当信号自2脚输入并低于1/3 Vcc时，触发器置位，555的3脚输出高电平，同时放电，开关管截止。DR是复位端，当其为0时，555输出低电平。平时该端开路或接。

当按下按键K时，电容C1接地导致电容的电压下降，电容电压的下降导致2脚电压下降到小于1/3 Vcc，此时电源给C2充电，导致6脚电压慢慢上升，经过t=(R2+R3)C1*ln3时间后上升到大于2/3 Vcc时，3脚输出为“0”，LED灯熄灭，此时6脚电压又下降到0，因为按键已经松开，2脚电压为Vcc，继续保持LED灯不亮。

接通电源后LED不亮，按一下按键后LED灯亮几秒后熄灭，不按按键时LED不亮。

设计可调延时电路原理图如图3.1.3所示

图3.1.3 可调延时电路原理图

3.2PCB制作

在原理图设计正确的情况下，使用Altium D esigne r软件进行PCB板的设计,同时要考虑PCB 尺寸大小。PCB 尺寸过大时，印制线条长，阻抗增加，抗噪声能力下降，成本也增加；过小，则散热不好，且邻近线条易受干扰。尽量加租电源线宽度，减少环路电阻。同时、使电源线、地线的走向和数据传递的方向一致，这样有助于增强抗噪声能力.输入输出端用的导线应尽量避免相邻平行，最好加线间地线，以免发生反馈藕合,对线路进行布局，使得电路连接简化清晰。

PCB板如图3.2.1所示

图3.2.1 PCB图

3.3安装调试

（1）接实物图，检查电路是否导通。

（2）电容和三极管各级容易接错，需要仔细检查其正负电极。

（3）第一次焊接电路时，容易使铜线擦掉，焊接好后，要检查电路是否断路。（4）注意安全,焊接完后按照电路图逐一检查电路有没有漏焊的问题。

（5）在确认线路没有问题的情况下连接电源调试，之后用电源逐个模块进行检查。加入5V电压后看能否正常工作,是否达到预期效果。