秒计时器设计报告

1、课程设计报告题目30S定时器设计院班学学指目录刖言一、电路设计原理与方案41.1设计原理41.2设计方案4、各单元电路设计42.1脉冲发生电路42.2计数电路62.3译码显示电路82.4控制电路10三、仿真原理图11四、总结13附录、元件清单14刖言电子课程设计是电子技术学习中非常重要的一个环节，是将理论知识和实践能力相统一的一个环节，是真正锻炼学生能力的一个环节。在许多领域中计时器均得到普遍应用，诸如在体育比赛，定时报警器、游戏中的倒时器,交通信号灯、红绿灯、行人灯、交通纤毫控制机、还可以用来做时间提醒设备等等，由此可见计时器在现代社会是何其重要的。0”；计时器为本设计主要能完成：显示30秒

2、倒计时功能；系统设置外部操作开关，控制计时器的直接清零、启动和暂停/连续功能；在直接清零时，数码管显示器全部显示为30秒递减计时其计时间隔为0.1秒；计时器递减计时到零时，数码显示器不灭灯，同时发光二极管LED点亮，停止减计数等。整个电路的设计借助于Multisim12.0仿真软件和数字逻辑电路相关理论知识，并在Multisim12.0下设计和进行仿真，得到了预期的结果。一、电路设计原理与设计方案1.1 设计原理我们可以用555时基电路构成的多谐振荡器来产生频率为10Hz的脉冲，即输出周期为0.1秒的方波脉冲，将该方波脉冲信号送到计数器74LS192的CP减计数脉冲端,再通过译码器74LS48

3、把输入的8421BCD3经过内部作和电路“翻译”成七段（a，b，c，d，e，f，g）输出，显示十进制数，然后在适当的位置设置开关或控制电路即可实现计数器的直接清零，启动和暂停/连续、译码显示电路的显示与灭灯及光电报警等功能。1.2 设计方案该系统应包括秒脉冲发生器、计数器、译码显示电路、辅助时序控制电路（简称控制电路）等几部分构成。其中，计数器和控制电路是系统的主要部分。计数器完成30s计时功能,而控制电路具有直接控制计数器的启动计数、暂停、连续计数、译码显示电路的显示和灭灯功能以及工作时间的调节。为了满足系统的设计要求，在设计控制电路时，应正确处理各个信号之间的时序关系。在操作直接清零开关时

4、，要求计数器清零，数码显示器显示零。当启动开关闭合时，控制电路应封锁时钟信号CP,同时计数器完成置数功能，译码显示电路显示30s字样；当启动开关断开时，计数器开始计数；当按下十位调节开关时，计数器加1；当按下个位调节开关时，计数器同样加1；当暂停、连续开关拨在暂停位置上时，计数器停止计数，处于保持状态；当暂停、连续开关拨在连续时，计数器继续递减计数。二、各单元电路设计2.1脉冲发生电路555定时器555定时器主要是通过外接电阻R和电容器C构成充、放电电路，并由两个比较器来检测电容器上的电压,以确定输出电平的高低和放电开关管的通断。这就很方便地构成从微秒到数十分钟的延时电路、以及多谐振荡器、单稳

5、态触发器、施密特触发器等脉冲波形产生和整形电路。图2.1.1555管脚图用555定时器构成多谐振荡器用555定时器构成多谐振荡器电路如图2.3(a)所示。电路没有稳态，只有两个暂稳态,也不需要外加触发信号，利用电源Vcc通过Ri和R2向电容器C充电，使uc逐渐升高，升到2Vcc/3时,uo跳变到低电平，放电端D导通，这时，电容器C通过电阻R2和D端放电，使uc下降，降到Vcc/3时,uo跳变到高电平，D牛+V(振荡不停，电容器C在Vcc/3和2VCC/3之间充电和放电，输出连续的矩形脉冲，其波形如图)端截止，电源Vcc又通过Ri和R2向电容器C充电。如此循环,CCR1。Lr84-L7R21F6

6、5553-uc*k2图2.1uo的脉宽c二tw1Vi、5tw2、周工-1-0.01输出信号0H1I1.2555构成的振荡电路及即波形UoitwT*期T的计算公式0gFtWi=0.7(Ri+R2)Ctt亠(a)tW2=O.7R2C(b)T=twi+1W2=0.7(Ri+2R2)C要使555构成的多谐振荡电路产生1Hz的脉冲，因此可以令Ri=8.2k",R2=68k，C=10uF,得到周期T=1s,即按照图2.4连接的电路就可以产生1Hz的秒脉冲。图2.1.3555定时器构成的多系振荡电路2.2 计数器电路计数器是一个用以实现计数功能的时序逻辑部件，它不仅可以用来对脉冲进行计数，还常用做

7、数字系统的定时、分频和执行数字运算以及其他特定的逻辑功能。本次课程设计中选用74HC192来实现要求的减法计数功能。图2.1是74HC192的管脚图。图2.2.174HC192管脚图74HC192具有下述功能： 异步清零：MR=1，Q3Q2QiQo=0000。(此功能可实现计数器的清零) 异步置数：MR=0，PL=0，Q3Q2QiQo=D3D2DiDo。 保持：MR=0，PL=1，CPu=CPd=1,Q3Q2QiQo保持原态 加计数：CR=0,PL=1，CPu=CP，CPd=1，Q3Q2QiQo按加法规律计数 减计数：CR=0,PL=1，CPu=1，CPd=CP,Q3Q2QiQo按减法规律计数

8、图22230秒倒计时器的计数电路它的计数原理是：使加计数脉冲信号引脚CPu=1计数脉冲加入个位74HC192引脚CP脚，当减计数到零时，个位74HC192的C0端发出错位脉冲，使十位计数器减计数，当高、低位计数器处于全零时，CP(DWN端的输入时钟脉冲作用下，计数器再次进入下次循环减计数。2.3译码显示电路数码管是一种半导体发光器件，其基本单元是发光二极管，也称LED数码管或LED七段显示器。因为计算机输岀的是BCD码，要想在数码管上显示十进制数，就必须先把BCD码转换成7段字型数码管所要求的代码。我们把能够将计算机输岀的BCD码换成7段字型代码，并使数码管显示岀十进制数的电路称为“七段字型译

9、码器”因此在本次的设计中我们采用了常用的74LS48。图2.3是74LS48的外部管脚图图2.3.174LS48管脚图七段显示译码器输出高电平有效，用以驱动共阴极显示器。该集成显示译码器设有多个辅助控制端，以增强器件的功能。它有3个辅助控制端LT、RBI、BI/RBO,现简要说明如下：灭灯输入BI/RBOBI/RBO作输入使用且BI=0时，无论其它输BI/RBO是特殊控制端，有时作为输入，有时作为输岀。当入端是什么电平，所有各段输入ag均为0,所以字形熄灭。试灯输入LT当LT=0时，BI/RBO是输岀端，且RBO=1,此时无论其它输入端是什么状态，所有各段输岀ag均为1,显示字形8动态灭零输入

10、RBI当LT=1,RBI=0且输入代码DCBA=0000时，各段输岀ag均为低电平，与BCD码相应的字形0熄灭，故称“灭零”。利用LT=1与RBI=0可以实现某一位的“消隐”。此时BI/RBO是输岀端，且RBO=0。动态灭零输岀RBOBI/RBO作为输岀使用时，受控于LT和RBI。当LT=1且RBI=0,输入代码DCBA=0000时，RBO=0;若LT=0或者LT=1且RBI=1，贝URB0=1。该端主要用于显示多位数字时，多个译码器之间的连接。对输入代码0000,译码条件是：LT和RBI同时等于1,而对其它输入代码则仅要求LT二1,这时候，译码器各段ag输出的电平是由输入BCD码决定的，并且

11、满足显示字形的要求。74LS48的功能表如下：74LS48功能表十进数或功能输入BI/RBO输岀LTRBIDCBAabcdefg0HH0000H1111b101Hx0001H01100002Hx0010H11011013Hx0011H11110014Hx0100H01100115Hx0101H10110116Hx0110H0011111r7Hx0111H11100008Hx1000H111111119Hx1001H111001110Hx1010H000110111Hx1011H001100112Hx1100H010001113Hx1101H100101114Hx1110H000111115Hx

12、1111H0000000BIxxxxxxL0000000RBIHL0000L0000000LTLxxxxxH1111111表23274LS48的功能表本次设计的译码显示电路可以按照图2.5连接电路图233译码显示电路2.4控制电路开关S1闭合后，74HC192实现置数功能，七段数码管显示30;当S1断开后，计数器开始计数；当暂停/连续开关S2拨在暂停位置上时，计数器停止计数，处于保持状态；当暂停/连续开关S2拨在连续时，计数器继续累计计数；在减计数的过程中也可按下S1实现复位,使计时器开始重新计时。（参考仿真原理图2.4.1）三仿真原理图30S计时器的设计主要分为五个模块：时钟模块（即秒脉冲发

13、生模块）、计数模块、译码显示模块、辅助时序控制模块（简称控制电路），打开仿真软件Multisim12.0按要求在Multisim12.0里连接好如图所示的电路后就可以进行电路仿真了，总体仿真电路如下图。开关S1闭合，置数:图24130秒倒计时器整体电路图开关S1断开，开始计数；S2闭合，计数暂停四、课程设计总结课程设计需要的是活学活用所涉及的知识。在本次的课程设计中通过自己选题，找材料，分析、设计等，也掌一些软件的操作方法，这为以后的学习做了铺垫。整个设计实现了从单一的理论学习到解决实际问题的转变。通过本次的课程设计，我最大的收获就是提高了自身的动手能力，培养了我的寻求解决问题的能力，同时也增

14、强了我其它方面的能力。在设计中，我充分应用我们所学的知识，例如：集成电路74LS系列、二极管、555等元件的应用。这次实践使我受益匪浅，在摸索该如何设计电路使之实现所需功能的过程中，特别有趣,培养了我的设计思维，增强了我的实际操作能力。在让我体会到设计电路艰辛的同时，更让我体会到成功的喜悦和快乐。这次设计所用的的工具是Multisim12.0,由于之前没有接触过类似的软件，所以画图和仿真就没那么方便，但我也尽我所能去做好此次设计。本次课程设计提高了我的综合动手能力和工程设计能力，它使我的理论知识得到了综合应用，培养我综合运用所学理论的能力和解决较复杂的实际问题的能力。电子技术发展呈现出系统集成化，自动化，设计自动化，用户专业化和测试智能的优势，作为一个大学生。我们必须时代的发展，这使我们必须要扩展自己的知识，并利用计算机来辅助分析和设计，这对我们是有益的。课程设计的自主设计、学习和研究过程中，通过写课程设计的总结报告，初步训练我的书面表达能力。组织逻辑能力，这些技能应用性强，对我的将来就业和进一步发展帮助较大。同时也加强了对课本知识的理解，使我们做到理