盲人报时器的设计

1、2011-2012学年 第 二学期领速写皮数字电子技术课程设计报告题目：盲人报时器的设计专业：电子信息专业班 级：姓 名：指导教师：冯锁电气工程系2012年5月24日1、任务书课题名称盲人报时器的设计指导教师（职称）冯锁执行时问20112012学年第二学期 第14 周学生姓名学号承担任务木森1009121051时间计数单元秦伍侠1009121053校时电源电路孙文1009121055译码驱动及显示单元王斌1009121057报时电路土局登1009121059振荡器电路王群1009121061报分电路设计目的1 .熟悉掌握计数器的应用。2 .加深对加减循环计数和显示电路的理解。设计要求1 .熟悉

2、掌握计数器的应用。具有时、分、秒计时功能（小时112）,要求用数码管显示。2 .具有手动校时、校分功能。3 .设肩报时、报分开关。当接报时开关时，能 以声响数 目告诉盲人。当按报分开关时，同样能以声响数目告诉 盲人，但每响一下代表十分钟（报时与报分的声响的频 率应不同）。4 .画出电路原理图。5 .进行电路的仿真和调试。摘要本次 数字电子技术 课程设计的目的是设计一个盲人报时器。 盲人报时器是由振荡电路、时间计数器电路、译码驱动电路、数码管所组成。通过对设计目的和要求的分析，振荡器电路由555定时器构成，提供给数字钟一个频率稳定准确的1khz的脉冲，可以保证数字钟的准确走时及稳定性。时间计数器

3、电路用 74ls160 同步十进制计数器分别构成电路构成秒个位和秒十位计数器、 分个位和分十位计数器以及时个位和时十位计数器电路构成。译码驱动电路用74ls48来实现这个功能并且可以为数码管正常工作提供足够的工作电流。 数码管采用共阴极led 数码管。 本次设计采用 ttl 集成电路。 最后通过 multisim仿真软件对设计的盲人报时器进行验证。关键词 ：盲人报时器振荡器 时间计数器译码驱动器数码管第一章绪论第二章系统设计方案论证及分析2.1 盲人报时钟原理框图2.2 工作模块及功能2.2.1 振荡器原理.错误！未定义书签。.71.1.2 时间计数器电路 71.1.3 译码驱动电路 71.1

4、.4 数码管 72.3 各单元模块设计和分析 72.3.1 振荡器电路 72.3.2 时间计数单元82.3.3 译码驱动及显示单元 102.3.4 校时电源电路1.1.2.3.5 报时与报分电路1.1.2.4 总电路图 142.5 元器件清单2.6 总结 错误！未定义书签。.错误！未定义书签。.第三章 参考文献第四章 附录第一章 绪论进入 21 世纪以来，人类的科学技术有了新的突破和发展，特别是近几年来，电子技术的飞速发展给人们带来了无限的便利和舒适， 人类的传统生活方式也发生着翻天覆地的变化。随着电子技术的不断发展， 传统集成电路技术的缺点和局限性越发明显， 其不稳定性、易干扰性等大大限制了

5、该技术的应用， 且有阻碍电子技术发展的趋势。 而后来兴起的数字电子电路以其先天的便捷、稳定的优点在现代电子技术电路中占有越来越重要的地位。本设计是设计 的盲人报时钟，它是一种简易盲人报时钟电路，主要是采用一些简单的电子元件即可，时间计数器电路用 74ls160 同步十进制计数器分别构成电路构成秒个位和秒十位计数器、分个位和分十位计数器以及时个位和时十位计数器电路构成。通过本次设计 能使我们对电子工艺的理论有了更进一步的系统了解。我们了解到了设计小电子产品的一些常规方法，以及培养了我们团队合作的能力，在讨论设计方案，计算元件，仿真方面都体会到了团队的力量。第二章系统设计方案论证及分析2.1 设计

6、目的1熟悉掌握计数器的应用.2.加深对加减循环计数和显示电路的理解.2.2 设计内容和要求1 .熟悉掌握计数器的应用。具有时、分、秒计时功能（小时112）,要求用数码管显示。2 .具有手动校时、校分功能。3 .设有报时、报分开关。当接报时开关时，能以声响数目告诉盲人。当按报分开关时，同样能以声响数目告诉盲人，但每响一下代表十分钟（报时与报分的声响的频率应不 同）。4 .画出电路原理图。5 .进行电路的仿真和调试2.3 盲人报时钟原理分析盲人报时钟是由振荡电路、时间计数器电路、译码驱动电路、数码管 所组 成，盲人报时钟原理基本框图如下图1图1报时钟原理框图2.4 工作模块及功能(1)振荡器原理振

7、荡器电路由555定时器构成,提供给数字钟一个频率稳定准确的1khz的 脉冲，可以保证数字钟的准确走时及稳定性。不管是指针式的电子钟还是数字 显示的电子钟都使用了晶体振荡器电路。(2)时间计数器电路时间计数电路由秒个位和秒十位计数器、分个位和分十位计数器以及时个位 和时十位计数器电路构成，分别由74ls160构成，其中秒个位、分个位以及时 个位为十进制计数器，秒十位以及分十位为六进制计数器，而时十位为二进制 计数器，这样就能满足秒计数器及分计数器为六十进制，而时计数器为十二进 制。译码驱动电路译码驱动电 路目的是将计数器输出的8421bcd码转换为数码管需要的逻辑 状态，即采用74ls48来实现

8、这个功能，并且可以为数码管正常工作提供足够 的工作电流。数码管led显示器由发光二极管组成。基中长条形的发光管排列成“日”字形，它 能显示各种数字及部份英文字母。通过译码器，将计数器电路输出的信号转换 为8421bcd码后，通过发光二极管显示当前数字。led显示器有两种不同的形 式：一种是发光二极管的阳极都连在一起的，称之为共阳极led显示器；另一 种是发光二极管的阴极都连在一起的，称之为共阴极led显示器。本设计采用 的为共阴极led数码管。2.5 各单元模块设计和分析主体电路是功能部件或单元电路组成的，在设计这些电路及选择部件时， 应尽量选用同类型的器件，如所有功能部件都采用ttl集成电路

9、或者都用cmos 集成电路。本设计采用ttl集成电路。下面介绍各功能部件与单元电路的设计。 2.5.1振荡器电路振荡器是构成数字式时钟的核心，振荡器的稳定度及频率的精确度决定了 数字钟计时的准确程度。本设计振荡器电路由555定时器构成的多谐振荡器，通过对电阻、电容的调整，使该多谐振荡器输出频率为1hz的精确稳定信号，为计数器单元提供脉冲信号,如下图2o - f土图2 振 荡 电路2.5.2 时间计数单元在设计计数器之前，先对74ls160芯片的引脚和功能作一些说明以及有关 连接的知识。(1) 74ls160 芯片74ls160是十进制计数器，直接清零，异步清零端mr非为低电平时，不管 时钟端c

10、p信号状态如何，都可以完成清零功能。160的预置是同步的，当置入 控制器pe非为低电平时，在cp上升沿作用下，输出端q0-q3数据端p0-p3 一 致。(2) 74ls160 引脚图或由二口uu ： 74ls4f.罂耳目目6j .hh ix -t . . r占国昼r4国3a -,116： 74ls48c(j5 74ls40dl 3- 1 fa u 6电气 1 3* - l. fa0 s-74, b导16- ra 零 i 由n 凶 名：au30djnj: :-6(: -1日m - s30j%-l - :加昌 os- &a- ulslfioda j a gte s3 g -国 3|z| 岗自 t

11、i - - au22个h t t *中浜明为:图：1。u2：1 ： 74ls48eivcc ： ： u12： 74ls1fioc 需半造mp 1 r二二；：聃骋涧s br iiaai!i p fer74ls160dw在把3qqqij26a ： r jz4ls00d -au1a：: 74ls32d5v t r naaarr iiiu24a -30rrim!du84o府fl型 一用 ,-乌vgchallzc i 74图512进制计数器电路2.5.3 译码驱动及显示单元计数器实现了对时间的累计以8421bcd 码形式输出，选用显示译码电路 将计数器的输出数码转换为数码显示器件所需要的输出逻辑和一定的

12、电流，选 用74ls48作为显示译码电路，选用共阴led数码管作为显示单元电路，如图 6小。oaaxi-a- iffs -=heiu-a03r-h.-w0000000- sd国红osq .00 0 0oq0 dd且虹口已十9 -i三；soea/ia- - - ish*，立i口，4an-3.e直m-可2.5.4 校时电源电路当重新接通电源或走时出现误差时都需要对时间进行校正。通常，校正时 问的方法是：首先截断正常的计数通路，然后再进行人工触发计数或将频率较 高的方波信号加到需要校正的计数单元的输入端，校正好后，再转入正常计时 状态即可。根据要求，数字钟应具有分校正和时校正功能，因此，应截断分个位

13、和时 个位的直接计数通路，并采用正常计时信号与校正信号可以随时切换的电路接 入其中。图7示为所设计的校时电路。该电路可以使每次按动开关仅产生一个 脉冲输出，能有效地克服按钮开关机械抖动产生的影响。1皿ii-i3a- vf r *, iv二va 二二：10 kfl图7单步脉冲电路4随7511q111ras elu41a2.5.5 报时与报分电路本设计采用74ls192减法计数器及74ls161来实现报时功能，74ls192 输入端与译码器输出端相连，报分开关控制74ls192置数端，开关闭合， 74ls192对闭合时刻的初值进行减法计数，输出端通过一个或门组合连至74ls161的clr端，使计数

14、器减至零时停止报时，保持此时刻状态。由于报时 部分时十位也须要报时，与报分部分相比，还需增加一个74ls192来实现小时 的十位报时。从而满足当接报时开关时，能以声响数目告诉盲人。当按报分开 关时，同样能以声响数目告诉盲人，但每响一下代表十分钟。并且通过不同频 率的脉冲发生器从而使报时与报分的频率不同。7dl 5&anlw3a 74ls32da sazdu35a-7日l班口u44a 二 n图9报时电路mobu37aquz7er200 he1.74ls192引脚图.-j- .i.a-q&3q3cjqcqd1 .一乜.一 .load clr-co2 . ufr - r -down，一r ;74ls

15、192n图1074ls192弓|脚图2.74ls192的功能表clr load up downdcbaqdqcqbqa1x x xxxxx00000 0xxdcbadc ba0 1上升沿1xxxx加计数0 11上升沿xxxx减计数表3功能表3.74ls161d功能介绍74ls161是4位二进制同步加法计数器，除了有二进制加法计数功能外，还具有异步 清零、同步并行置数、保持等功能。74ls161的逻辑电路图和引脚排列图如图1所示， cr是异步清零端，ld是预置数控制端，d0 , d1, d2, d3是预置数据输人端，p和t 是计数使能端，c是进位输出端，它的设置为多片集成计数器的级联提供了方便。

16、(1)异步清零功能当c+ 0时，不管其他输人端的状态如何(包括时钟信号cp ,4个触发器的输出全为 零。(2)同步并行预置数功能在cr= 1的条件下，当ld= 0且有时钟脉冲cp的上升沿作用时，d3, d2, d1, d0输入 端的数据将分别被qaq0所接收。由于置数操作必须有cp脉冲上升沿相配合，故称为同 步置数。(3)保持功能在cr=ld= 1的条件下，当丁= p= 0时，不管有无cp脉冲作用，计数器都将保持原有状 态不变(停止计数)。(4)同步二进制计数功能当cr= ld= p= t= 1时，74ls161处于计数状态，电路从 0000状态开始，连续输入16 个计数脉冲后，电路 将从11

17、11状态返回到0000状态，状态表见表2。(5)进位输出c当计数控制端t= 1,且触发器全为1时，进位输出为1,否则为零4.74ls161d 真值表crldctp cttcpd3 d2 d1 d0q3 q2 q1 q00xx xxx x x x0 0 0 010x xitd3 d2 d1 d0d3 d2 d1 d011x 0xx x x x保持110 xxx x x x保持111 1x x x x计数1.6总仿真电路图图11盲人报时钟总仿真电路图第四章 结束语经过一周的努力，我们终于完成了电子课程设计盲人报时钟。对盲人报时钟的设计， 我们了解了关于盲人报时钟的原理与设计理念。 通过这一周不断的

18、查找资料的过程中让我们接触了许多可以完成一项功能的电路， 而在选择中我们体会到了数字电子设计的灵活性与技巧性， 它要求我们必须具备熟练的专业知识， 同时让我们积累了很多实际操作经验， 已初步掌握了数电的应用技术， 以及数字电路的知识和有关器件的应用。 在此次的设计过程中， 更进一步地熟悉了芯片的结构及掌握了各芯片的工作原理和其具体的使用方法。 也锻炼了自己独立思考问题的能力和通过查看相关资料来解决问题的习惯。 也是我们深刻地体会到数字电子技术对当代社会发展的重要作用。经过这次课程设计，我们学到很多东西，如对 word、画图等软件有了更进一步的了解，学会了如何利用网络资源, 学会了怎么看电路图

19、, 读电路图 , 这些都使我们受益匪浅。我们想这些一定能够为我以后的学习和工作积累了丰富的经验。 社会的不断发展， 电子产品设计实践使我认识到我们现在所学的知识还远远不够， 在实际操作应用中有些问题还不能解决， 所以我们要在今后的学习中更加努力， 学好自己的专业知识以充实自己， 来适应日新月异的现代社会参考文献1 . 阎石 . 数字电子技术基础（第五版） . 高等教育出版社 .2006-5.2 . 童诗白模拟电子技术基础（第四版） . 高等教育出版社 .2006-5.3 . 邱关源电路（第五版） 高等教育出版社 2006-05 4 孙鹏，陈景. 数字电子技术基础与设计m . 大连：大连理工大学出版社， 2004：455 . 蔡明生 . 电子设计，高等教育出版社， 2003.6刘朝英，宋哲英,宋雪玲.matlab在模糊控制系统中的应用j.计算机仿真,2001.18.7 康华光电子技术基础（模拟部分） （第五版） 高等教育出版社. 2006-0