电子技术课程设计-30s倒计时计数器设计.doc

30秒倒计时计数器设计目 录目录 1摘要、关键词 21 前言 32 设计任务与要求 33 方案比较与论证 3 3.1计时器的组成框图 3 3.2系统方案及选择 44系统硬件设计 5 4.1倒计时组成及原理 6 4.2前期准备 6 5 系统仿真 15 5.1 仿真原理图 15 5.1 仿真结果 166 系统调试与组装 17 6.1 protel软件介绍 17 6.2 PCB板图 177 结论 17参考文献 19附录： 一、电路原理图 20 二、元器件明细表 21致谢 2230s倒计时计数器设计全套设计加扣3012250582 摘 要：本设计主要能完成：显示30秒倒计时功能；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“0”；计时器为30秒递减计时其计时间隔为1秒；计时器递减计时到零时，数码显示器不灭灯，同时蜂鸣器鸣叫。整个电路的设计借助于Multisim仿真软件和数字逻辑电路相关理论知识，并在Multisim 下设计和进行仿真，得到了预期的结果。本电路主要有五个模块构成：秒脉冲发生器、计数器、译码显示电路、控制电路和报警电路，主要采用555 作为振荡电路, 由74LS192、74LS48 和七段共阴LED 数码管构成计时电路, 具有计时器直控制电路直接控制计数器启动计数、暂停/连续计数、译码显示电路的显示等功能。当控制电路的置数开关闭合时，在数码管上显示数字24，每当一个秒脉信号输入到计数器时，数码管上的数字就会自动减1，当计时器递减到零时，报警电路发出光电报警与蜂鸣信号。关键词：计数器；30秒倒计； 译码显示电路； 控制电路 ；报警电路 1 前言：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。篮球作为一项全民健身项目，已有一定的历史。在中国，篮球很盛行，篮球比赛也日趋职业化。篮球比赛中有一项违例时间要用倒计时器，目前多数采用的是24秒制，但随着篮球制度的改革将会采用30秒制。有需要就会有市场，因此设计一款30秒计时器是非常有必要也非常有前景的。 该款计时器是在原来的基础上把24秒制改为30秒制。该计时器要有递减计时及报警功能。因此符合比赛中违例判罚的需要。 在篮球比赛中，规定了球员的持球时间不能超过30秒，否则就犯规了。本课程设计的“篮球竞赛30秒计时器”，可用于篮球比赛中，用于对球员持球时间30秒限制。一旦球员的持球时间超过了30秒，它自动的报警从而判定此球员的犯规。 2 设计任务与要求：2.1 具有30秒倒计时功能；2.2 设置外部操作开关，控制计时器的直接清零/复位、开始和暂停/连续计数功能；2.3 计时器计时间隔为1秒；2.4 计时器递减计时到零时，数码显示器不灭灯，保持并闪烁光电报警。2.5 计时器暂停计数时，蜂鸣器鸣叫提醒；3 方案比较与论证3.1计时器的组成框图 用计时器对1Hz时钟信号进行计数，其计数值即为定时时间。根据设计要求可知，计数器初值为30，按递减方式计数，减到0时，输出报警信号，并能控制计数器暂停/连续计数，所以需要设计一个可预置初值的带使能控制端的递减计时器。总思路设计框图如下所示： 译码显示报警电路计数器秒脉冲发生器控制电路外部操作开关图3.11 总思路设计框图原理框图包括秒脉冲发生器、计数器、译码显示电路、辅助时序控制电路（简称控制电路）和报警电路5个部分。其中，计数器和控制电路时系统的主要部分。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。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，要求计数器清零，数码显示器灭灯。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；当暂停/继续拨在暂停的位置上时，计数器停止计数，处于保持状态；当暂停/继续拨在继续时，计数器继续递减计数。3.2 系统方案及选择3.2.1 【方案一】：第一部分：利用NE555构成占空比及频率可调的脉冲发生电路（多谐振荡电路），555脉冲形成电路是由555芯片、电阻和电位器够成占空比可调的无稳态多谐振荡器,产生时钟脉冲，以下是555芯片功能表、原理图及管脚图：表3-21 555芯片功能表图3.22 555芯片原理图及管脚图第二部分：由74LS192十进制可逆计数器，构成30进制递减计数器，预置数为8421BCD码0011 0000，即十进制的30，根据功能可以看出，通过控制CPu、CPd端输入，起到加减计数的功能，本实验用到的是减计数，芯片功能表如下所示； 表3-23 74LS192功能表第三部分：译码显示部分由8421BCD码译码器74LS48及数码管构成，起到对倒计时数据译码显示的作用，74LS48是一种常用的七段数码管译码器驱动器； 表3-24 74LS48功能表第四部分：光电报警部分包括发光二极管、蜂鸣器及电阻组成，在计时器倒计时为零时，发出警报提醒，电阻起到的是分压的作用；3.2.2 【方案二】 鉴于方案一在电路焊接完成后，未能使电路实现计数器的直接清零、启动和暂停/连续功能，故对方案一进行了一定的改进。第一部分：利用NE555构成占空比及频率可调的脉冲发生电路（多谐振荡电路），555脉冲形成电路是由555芯片、电阻和电位器够成占空比可调的无稳态多谐振荡器,产生时钟脉冲：第二部分：由74LS192十进制可逆计数器，构成30进制递减计数器，预置数为8421BCD码0011 0000，即十进制的30，通过控制CPu、CPd端输入，起到加减计数的功能，本实验用到的是减计数；第三部分：译码显示部分由8421BCD码译码器74LS48及数码管构成，起到对倒计时数据译码显示的作用，74LS48是一种常用的七段数码管译码器驱动器；第四部分：光电报警部分包括发光二极管、蜂鸣器及电阻组成，在计时器倒计时为零时，发出警报提醒，电阻起到的是分压的作用；第五部分：时序控制电路部分，主要由RS触发电路构成，为了保证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，通过外部开关的控制，起到计数器的直接清零、启动和暂停/连续功能。两方案相比较，方案一较为简单，但在功能上，缺少时序控制电路部分，导致电路无法实现计数器的直接清零、启动和暂停/连续功能。方案二在其基础上添加时序控制电路，完成了改功能的实现。故在电路功能的实现上，方案二较优于方案一。根据电路方案的设计及选择，得到图3.11总思路设计框图。4 系统硬件设计4.1 倒计时器组成及原理4.1.1 倒计时计数器组成倒计时计数器选用TTL集成电路，主要由秒定时振荡发生器、减法计数器、译码器、七段数码显示器、控制电路、闪烁报警电路等组成，在电路工作过程中，电路能够通过控制器实现开始计数、清零/复位、暂停/继续计数等功能，在倒计时结束保持00状态并不断闪烁提示报警，原理图如下：七段数码管显示数码管译码器减法计数器秒定时振荡发生器闪烁报警电路控制电路 倒计时计数器原理组成框图图4.1.14.1.2 工作原理当电路工作时，由555定时器组成多谐振荡器，选取适当的电容使振荡周期为1s；用两片减法计数器芯片级联组成二位数计数器，用七段数码管显示计数；控制电路通过控制减法计数器的控制端实现对电路保留、启动、清零/复位和暂停/继续计数功能的控制；利用JK触发器的翻转状态特性和译码器BI/RBO端的控制实现蜂鸣器报警功能。4.2 前期准备4.2.1 用Multisim进行仿真设计Multisim是美国国家仪器（NI）有限公司推出的以Windows为基础的仿真工具，适用于板级的模拟/数字电路板的设计工作。Multisim中提供了丰富的硬件数据可供选择，它包含了电路原理图的图形输入、电路硬件描述语言输入方式，具有丰富的仿真分析能力。通过Multisim可以及时仿真实现电路设计功能并及时发现存在的问题进行改正，可以确保设计的电路能够正常实现应有的功能。NI Multisim软件结合了直观的捕捉和功能强大的仿真，能够快速、轻松、高效地对电路进行设计和验证。凭借NI Multisim，您可以立即创建具有完整组件库的电路图，并利用工业标准SPICE模拟器模仿电路行为。借助专业的高级SPICE分析和虚拟仪器，您能在设计流程中提早对电路设计进行的迅速验证，从而缩短建模循环。与NI LabEW和SignalExpress软件的集成，完善了具有强大技术的设计流程，从而能够比较具有模拟数据的实现建模测量。Multisim使用简介说明：Multisim是Interactive Image Technologies (Electronics Workbench）公司推出的以Windows为基础的仿真工具，适用于板级的模拟/数字电路板的设计工作。它包含了电路原理图的图形输入、电路硬件描述语言输入方式，具有丰富的仿真分析能力。为适应不同的应用场合，Multisim推出了许多版本，用户可以根据自己的需要加以选择。在本书中将以教育版为演示软件，结合教学的实际需要，简要地介绍该软件的概况和使用方法，并给出几个应用实例。 Multisim概貌：软件以图形界面为主，采用菜单、工具栏和热键相结合的方式，具有一般Windows应用软件的界面风格，用户可以根据自己的习惯和熟悉程度自如使用。界面由多个区域构成：菜单栏，各种工具栏，电路输入窗口，状态条，列表框等。通过对各部分的操作可以实现电路图的输入、编辑，并根据需要对电路进行相应的观测和分析。用户可以通过菜单或工具栏改变主窗口的视图内容。菜单栏位于界面的上方，通过菜单可以对Multisim的所有功能进行操作。不难看出菜单中有一些与大多数Windows平台上的应用软件一致的功能选项，如File，Edit，View，Options，Help。此外，还有一些EDA软件专用的选项，如Place，Simulation，Transfer以及Tool等。22Multisim 2001提供了多种工具栏，并以层次化的模式加以管理，用户可以通过View菜单中的选项方便地将顶层的工具栏打开或关闭，再通过顶层工具栏中的按钮来管理和控制下层的工具栏。通过工具栏，用户可以方便直接地使用软件的各项功能。顶层的工具栏有：Standard工具栏、Design工具栏、Zoom工具栏，Simulation工具栏。Multisim对元器件的管理EDA软件所能提供的元器件的多少以及元器件模型的准确性都直接决定了该EDA软件的质量和易用性。Multisim为用户提供了丰富的元器件，并以开放的形式管理元器件，使得用户能够自己添加所需要的元器件。Multisim以库的形式管理元器件，通过菜单Tools/ Database Management打开Database Management（数据库管理）窗口，对元器件库进行管理。在Database Management窗口中的Daltabase列表中有两个数据库：Multisim Master和User。其中Multisim Master库中存放的是软件为用户提供的元器件，User是为用户自建元器件准备的数据库。用户对Multisim Master数据库中的元器件和表示方式没有编辑权。当选中Multisim Master时，窗口中对库的编辑按钮全部失效而变成灰色，如下图所示。但用户可以通过这个对话窗口中的Button in Toolbar显示框，查找库中不同类别器件在工具栏中的表示方法。据此用户可以通过选择User数据库，进而对自建元器件进行编辑管理。在Multisim Master中有实际元器件和虚拟元器件，它们之间根本差别在于：一种是与实际元器件的型号、参数值以及封装都相对应的元器件，在设计中选用此类器件，不仅可以使设计仿真与实际情况有良好的对应性，还可以直接将设计导出到Ultiboard中进行PCB的设计。另一种器件的参数值是该类器件的典型值，不与实际器件对应，用户可以根据需要改变器件模型的参数值，只能用于仿真，这类器件称为虚拟器件。它们在工具栏和对话窗口中的表示方法也不同。在元器件工具栏中，虽然代表虚拟器件的按钮的图标与该类实际器件的图标形状相同，但虚拟器件的按钮有底色，而实际器件没有。相同类型的实际元器件和虚拟元器件的按钮并排排列，并非所有的是元器件都设有虚拟类的器件。输入电路图是分析和设计工作的第一步，用户从元器件库中选择需要的元器件放置在电路图中并连接起来，为分析和仿真做准备。 设置Multisim的通用环境变量:为了适应不同的需求和用户习惯，用户可以用菜单Option/Preferences打开Preferences对话窗口。通过该窗口的6个标签选项，用户可以就编辑界面颜色、电路尺寸、缩放比例、自动存储时间等内容作相应的设置。以标签Workspace为例，当选中该标签时,在这个对话窗口中有3个分项：Show：可以设置是否显示网格，页边界以及标题框。Sheet size：设置电路图页面大小。Zoom level：设置缩放比例。取用元器件的方法有两种：从工具栏取用或从菜单取用。下面将以74LS00为例说明两种方法。从工具栏取用：Design工具栏®Multisim Master工具栏®TTL工具栏®74LS按钮从TTL工具栏中选择74LS按钮打开这类器件的Component Browser窗口。其中包含的字段有Database name（元器件数据库），Component Family（元器件类型列表），Component Name List（元器件名细表），Manufacture Names（生产厂家），Model Level-ID（模型层次）等内容。从菜单取用：通过Place/ Place Component命令打开Component Browser窗口。该窗口与上图一样。选中相应的元器件:在Component Family Name中选择74LS系列，在Component Name List中选择74LS00。单击OK按钮就可以选中74LS00，出现如下备选窗口。7400是四/二输入与非门，在窗口种的Section A/B/C/D分别代表其中的一个与非门，用鼠标选中其中的一个放置在电路图编辑窗口中，如左图所示。器件在电路图中显示的图形符号，用户可以在上面的Component Browser中的Symbol选项框中预览到。当器件放置到电路编辑窗口中后，用户就可以进行移动、复制、粘贴等编辑工作了，在此不再详述。将元器件连接成电路:在将电路需要的元器件放置在电路编辑窗口后，用鼠标就可以方便地将器件连接起来。方法是：用鼠标单击连线的起点并拖动鼠标至连线的终点。在Multisim中连线的起点和终点不能悬空。虚拟仪器及其使用:对电路进行仿真运行，通过对运行结果的分析，判断设计是否正确合理，是EDA软件的一项主要功能。为此，Multisim为用户提供了类型丰富的虚拟仪器，可以从Design工具栏®Instruments工具栏，或用菜单命令（Simulation/ instrument）选用这11种仪表。在选用后，各种虚拟仪表都以面板的方式显示在电路中。在电路中选用了相应的虚拟仪器后，将需要观测的电路点与虚拟仪器面板上的观测口相连，可以用虚拟示波器同时观测电路中两点的波形。双击虚拟仪器就会出现仪器面板，面板为用户提供观测窗口和参数设定按钮。双击示波器，就会出现示波器的面板。通过Simulation工具栏启动电路仿真，示波器面板的窗口中就会出现被观测点的波形。特点:NI Multisim软件是一个专门用于电子电路仿真与设计的EDA工具软件。作为 Windows 下运行的个人桌面电子设计工具，NI Multisim 是一个完整的集成化设计环境。NI Multisim计算机仿真与虚拟仪器技术可以很好地解决理论教学与实际动手实验相脱节的这一问题。学员可以很方便地把刚刚学到的理论知识用计算机仿真真实的再现出来，并且可以用虚拟仪器技术创造出真正属于自己的仪表。NI Multisim软件绝对是电子学教学的首选软件工具。Ø直观的图形界面整个操作界面就像一个电子实验工作台，绘制电路所需的元器件和仿真所需的测试仪器均可直接拖放到屏幕上，轻点鼠标可用导线将它们连接起来，软件仪器的控制面板和操作方式都与实物相似，测量数据、波形和特性曲线如同在真实仪器上看到的；Ø丰富的元器件提供了世界主流元件提供商的超过17000多种元件，同时能方便的对元件各种参数进行编辑修改，能利用模型生成器以及代码模式创建模型等功能，创建自己的元器件。Ø强大的仿真能力以SPICE3F5和Xspice的内核作为仿真的引擎，通过Electronic workbench 带有的增强设计功能将数字和混合模式的仿真性能进行优化。包括SPICE仿真、RF仿真、MCU仿真、VHDL仿真、电路向导等功能。这些仪器的设置和使用与真实的一样，动态互交显示。除了Multisim提供的默认的仪器外，还可以创建LabEW的自定义仪器，使得图形环境中可以灵活地可升级地测试、测量及控制应用程序的仪器。它们利用仿真产生的数据执行分析，分析范围很广，从基本的到极端的到不常见的都有，并可以将一个分析作为另一个分析的一部分的自动执行。集成LabEW和Signalexpress快速进行原型开发和测试设计，具有符合行业标准的交互式测量和分析功能；Ø独特的射频（RF）模块提供基本射频电路的设计、分析和仿真。射频模块由RF-specific（射频特殊元件，包括自定义的RF SPICE模型）、用于创建用户自定义的RF模型的模型生成器、两个RF-specific仪器（Spectrum Analyzer频谱分析仪和Network Analyzer网络分析仪）、一些RF-specific分析（电路特性、匹配网络单元、噪声系数）等组成；Ø强大的MCU模块支持4种类型的单片机芯片，支持对外部RAM、外部ROM、键盘和LCD等外围设备的仿真，分别对4 种类型芯片提供汇编和编译支持；所建项目支持C代码、汇编代码以及16进制代码，并兼容第三方工具源代码； 包含设置断点、单步运行、查看和编辑内部RAM、特殊功能寄存器等高级调试功能。Ø完善的后处理对分析结果进行的数学运算操作类型包括算术运算、三角运算、指数运行、对数运算、复合运算、向量运算和逻辑运算等；Ø详细的报告能够呈现材料清单、元件详细报告、网络报表、原理图统计报告、多余门电路报告、模型数据报告、交叉报表7种报告；Ø兼容性好的信息转换：提供了转换原理图和仿真数据到其他程序的方法，可以输出原理图到PCB布线（如Ultiboard、OrCAD、PADS Layout2005、P-CAD和Protel）；输出仿真结果到MathCAD、Excel或LabEW；输出网络表文件；向前和返回注；提供Internet Design Sharing.4.2.2 设计实现数码管显示选取共阴极七段红色数码管作为显示器，译码器选择74LS48N，将译码器的LT、RBI端直接接高电平，BI/RBO也接高电平，将七段数码管的七个引脚分别接100电阻后于译码器输出端相连，在译码器输入端输入电平实现了数码管显示功能。数码管的一种是半导体发光器件，数码管可分为七段数码管和八段数码管，区别在于八段数码管比七段数码管多一个发光二极管单元，其基本单元是发光二极管。 图4.2.2 七段数码管实物图（左）原理图（右）4.2.3 设计555定时振荡实现秒振荡发生功能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、单稳态触发器、施密特触发器等脉冲波形产生和整形电路。图4.2.3是NE555的内部功能原理框图和内部管脚图。 图4.2.3.1 555功能原理框（左）管脚图（右）用555定时器构成多谐振荡器电路如图4.2.3.2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R1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端截止,电源VCC又通过R1和R2向电容器C充电。如此循环,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4.2.3.2所示。8 476 555 321 5R1R2ucC+VCCuo0.01Ftuo0tw2tw1tuc0T（a）5555555（b） 图 4.2.3.2 555构成的振荡电路(a)及波形(b)图4.2.3.3 555定时器构成的多系振荡电路 输出信号uO的脉宽tW1、tW2、周期T的计算公式如下: tW10.7(R1R2)C tW20.7R2C TtW1tW20.7(R12R2)C据要求，该系统中要使555构成的多谐振荡电路产生10Hz的脉冲，因此我们可以令R1= 51k，R2= 49k，C= 9700nF，得到周期T=0.71.01s，4.2.4设计实现减法计数功能选用74LS192N加减计数器作为减法计数器芯片，U/D加减控制端接高电平将74LS192N设置为减法计数状态，将74LS192N输出端与74LS48N译码器的输入端相接，脉冲接555定时振荡电路产生的谐振脉冲，实现减法计数功能。 4.2.5设计实现二位数减法计数功能级联两片均设置为减法计数器的74LS192N，将低位减计数器的进位端RCO接高位减计数器的EN使能端（图中为CTEN端），将数码管、电阻及译码器74LS48N按2.2中说明连接，实现二位数减计数功能。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74LS192来实现要求的减法计数功能。图4.2.5是74LS192的管脚图。图4.2.5 74LS192管脚图74LS192具有下述功能： 异步清零：MR=1，Q3Q2Q1Q0=0000 。（此功能可实现计数器的清零）异步置数：MR=0， =0，Q3Q2Q1Q0=D3D2D1D0 。保持： MR=0，=1，CPU=CPD=1,Q3Q2Q1Q0保持原态加计数：CR=0, =1，CPU=CP，CPD=1，Q3Q2Q1Q0按加法规律计数减计数：CR=0, =1，CPU=1，CPD= CP，Q3Q2Q1Q0按减法规律计数按照课程设计任务书要求，需要计时30s，并且显示到0s，因此该设计中需要用到一个三进制的减法计数器和一个十进制的减法计数器。我们可以用两片74LS192来实现这三个计数器。计数模块中的两片计数器的加计数器脉冲输入端都要接高电平，且要将低位片的借位信号加到高位片的减计数脉冲输入端。高位片计数器的借位信号控制报警信号，在进行减计数时，借位信号一直为高。30秒倒计时计数电路可以按照图4.2.6连接。 图4.2.6 30 秒倒计时器的计数电路 4.2.7设计实现控制电路实现启动、清零/复位和暂停/继续计数控制电路4.2.7.1清零/复位电路高、低位74LS192N的反馈信号分别通过两个2输入与非门两次与非输入D触发器的RESET端，同时D端与清零/复位控制电路相连，D触发器输出Q再反馈会LOAD端（即LD端），两个D触发器的D端均与开关J4所在清零/复位控制电路电阻、二极管右端，开关左端相接，高位74LS192N的高电平预置数与低位74LS192N的高电平预置数端与D输入接线位置相同，使得开关闭合前高低位74LS192N的高电平预置数及D为高电平，闭合后高低位74LS192N的高电平预置数及D为低电平，从而控制LD预置端实现清零和复位功能。如图4.2.7.1，J4控制电路为清零/复位控制电路，J4为控制开关，闭合清零，开启复位。 图4.2.7.14.2.7.2暂停/继续计数电路单刀单掷开关J1所在电路为暂停/继续计数功能电路。如上图4.2.7.1，开关J1闭合前，J1所在电路反馈低电平，当J1闭合后，J1所在电路反馈高电平，反馈信号经如下图5两个或非门两次或非输入D触发器输入D端，D触发器输出Q接低位74LS191N的CTEN端（及EN使能端），上面的JK触发器的输出端与第一个或非门的另一输入端相连。电路工作时，当J1断开，正常工作，当J1闭合时，使能端CTEN变为高电平，低位74LS191N输出保持，使电路进入暂停状态，断开J1则继续计数。4.2.7.3启动电路如上图4.7.2.3，J3所在为启动控制电路，当J1处于断开状态，RESET端为低电平，当闭合J1后，RESET端为高电平，JK触发器输出置0，正常工作状态下第一级或非门另一输入为0，经两级或非后输入D触发器，且输入为低电平，即输出端Q输出低电平至CTEN（EN使能端）使电路启动。74LS192N功能表如图：预置使能加/减控制时钟预置数据输入输出工作模式LDEND/UCP D3 D2 D1 D0 Q3 Q2 Q1 Q00xxx d3 d2 d1 d0 d3 d2 d1 d0异步置数11xx x x x x保持数据保持100 x x x x加法计数加法计数101 x x x x加法计数减法计数图4.2.7.35 系统仿真：5.1仿真原理图5.2仿真结果：6 系统的调试组装：6.1 protel软件的介绍PROTEL是Altium公司在80年代末推出的EDA软件，在电子行业的CAD软件中，它当之无愧地排在众多EDA软件的前面，是电子设计者的首选软件，它较早就在国内开始使用，在国内的普及率也最高，有些高校的电子专业还专门开设了课程来学习它，几乎所有的电子公司都要用到它，许多大公司在招聘电子设计人才时在其条件栏上常会写着要求会使用PROTEL。6.2 PCB板图7 结论：实现从29到00的30秒倒计时计数功能，时间间隔为1s，具有启动，清零/复位与暂停/继续计数功能；同时当清零与暂停时，清零/复位或暂停/继续计数功能电路中的发光二极管点亮，作为功能标识；暂停时，数码管显示闪烁提醒，倒计时到00时计数保持00，并且蜂鸣器报警，提示计数结束。J1为单刀单掷开关，是暂停/继续计数功能控制开关，闭合J1,开关，计数暂停，断开J1开关，计数继续；J3为自动复位开关，时计数启动开关，当清零/复位开关断开复位后，按下J3启动计数；J4为单刀单掷开关，是清零/复位功能控制开关，闭合J3开关，数码管清零保持，再断开J3开关，复位29，等待启动开关J3启动。课程设计过程中对学到的各种芯片的功能，作用有了更加深入的学习，尤其是通过Multisim的设计与仿真，Multisim之前没有接触过，这几天学习了其基本功能和仿真实验。在设计30秒倒计时计数器时，用到了74LS191N加/减计数器，共阴极数码管，74LS48N译码器，555定时器组成多谐振荡器电路，JK触发器和D触发器等元器件，对这些元器件的特性，功能有了进一步深入的了解。通过555定时器构成多谐振荡电路的仿真对其电路结构有了更深刻的印象，掌握了通过改变RC的值对振荡周期进行调整。当然在设计各各功能的过程中也遇到了许多问题，刚开始时由于电脑装的是windows系统，有好多问题，需要使用鼠标增强功能的一个小软件，在导入元件库的时候还需要用导入助手，这些都弄了之后还是不成功，最后无奈之下，安装了XP系统的虚拟机，这些问题才逐渐得以解决，可是在封装PCB的时候才发现另一个问题，之前原理图的管脚编号被我隐藏了导致自动布线时，线布错了。如最初使用74LS192N加/减计数器的时候对其反馈和异步置数功能不是很清楚，在查阅书本和实践多次的基础上终于解决异步置数问题，又如在设计反馈控制电路的过程中，时选用JK触发器还是D触发器，最初的设想是用的JK触发器，但是实验多次后才觉得如果用D触发器会更好