30秒倒计时课程设计报告.doc

信息与计算机学院课 程 设 计课程设计报告（ 2011/2012 第1学期 ）设 计 题 目 30秒定时器 指 导 教 师 学 生 班 级 学 生 姓 名 学 生 学 号 考核成绩 上 海 商 学 院2011年11月内容摘要此30秒计时器功能齐全，可以直接清零、启动、暂停和连续以及具有光电报警功能。可以方便的实现断点计时功能，当设计器递减到零时，会发出光电报警信号。在直接清零时，数码管显示器直接显示为00；计时器为30秒递减计时，计时间隔为1秒；计时器递减到0时，再回到30。此设计器设计时，采用模块化得设计思想，使设计起来更加简单、方便、快捷。关键词：秒脉冲发生器 74LS192 计数器 译码显示电路目录第一章 引言11.1课程设计意义11.2研究状况概述1第二章 课程设计分析22.1 设计目的：22.2 设计思路：2第三章 系统方案论证过程33.1 30秒定时器总体方框图3第四章 模块电路设计44.1秒脉冲电路44.2 减计数电路54.3 译码和数码显示电路64.4时序控制电路64.5 整机框图7第五章 主要元器件与设备85.1元器件清单8第六章 系统调试与结果分析96.1 系统调试96.2 结果分析9第七章 总结10参考文献10致 谢10附页：11第一章 引言1.1课程设计意义 数字显示30秒定时器是一个简单的数字电路，然而它可以扩展到很多实际应用当中来，比如篮球倒计时器，交通灯倒计时器等等。1.2研究状况概述 随着数字技术的发展，定时器产品不断推陈出新，适应不断发展的市场需求。现今的产品因质量优良、使用方便、功能齐全、样式美观、实用性强、经久耐用等优点，而满足了如今市场的各种需求。第二章 课程设计分析2.1 设计目的：1、熟悉集成电路的引脚安排。 2、掌握芯片的逻辑功能及使用方法。 3、了解面包板结构及其接线方法。 4、了解 30 秒定时器的组成及工作原理。 5、熟悉 30 秒定时器的设计与制作。2.2 设计思路：1.具有显示30秒计时功能； 2.设置外部操作开关，控制计数器的直接清零，启动和暂停连续功能； 3.在直接清零时，要求数码显示器灭灯； 4.计时器为30秒递减时，计时间隔为1秒； 5.计时器递减到0时，数码显示不能灭灯。第三章 系统方案论证过程秒脉冲发生器计时器译码器3.1 30秒定时器总体方框图外部操作开关控制电路图3-130 秒定时器主要有秒脉冲发生器、控制电路、计数器、译码显示电路四部分组成。计时器完成30秒减计时功能，而控制电路是直接控制计数器的清零、启动计时、暂停/连续计数、译码显示等功能。操作直接清零开关时能够使计数器清 零并且数码显示器显示 00；当启动开关闭合时，控制电路应封锁时钟信号 CP（脉冲信号）同时计数器完成置数功能，数码显示电路显示30；当启动开关断开时，计数器开始计数；当暂停/继续开关闭合时，控制电路封锁时钟信号CP，计数器处于封锁状态，计数器停止计数；当暂停/继续断开时，计数器连续累计计数。第四章 模块电路设计4.1秒脉冲电路秒脉冲发生器产生的信号是电路的时钟脉冲和定时标准，555定时器结构简单，使用灵活，用途广泛，可以组成多种波形发生器多谐振荡器定时延时电路单稳态触发器双稳态触发器报警电路检测电路频率变换电路等。秒脉冲产生电路采用555定时器来实现。555定时器是一种多用途集成电路，应用相当广泛，通常只需外接几个阻容元件就可以很方便的构成施密特触发器和多谐振荡器。利用555定时器构成多谐振荡器的方法是把它的阀值输入端TH和触发输入端TR相连并对地接电容C，对电源VDD接电阻R1和R2，然后再将R1和R2接DIS端就可以了。接通电源后，VDD给R1R2充电，由于电容电压不能突变，Uc1/3VDD时，RS触发器状态不变，输出端Q为高电平，C充电，当Uc2/3VDD时，RS触发器置0，输出端Q为低电平，内部放电管饱和导通，C放电。如此循环充电放电。4-1图4.2 减计数电路74LSl92具有直接清零、置数、加/减计数功能。CPU、CPD分别是加计数、减计数的时钟脉冲输入端，上升沿有效。是异步并行置数控制端，低电平有效，、分别是进位、借位输出端，低电平有效，CR是异步清零端，是并行数据输入端，是输出端。当=l，CR=0时，若时钟脉冲加入到CPU端，且CPD=1，则计数器在预置数的基础完成加计数跳变脉冲；当加计数到9时，端进位跳变。若时钟脉冲加入到CPD端，且CPU=1，则计数器在预置数的基础上完成减计数功能，当减计数到0时, 端借位跳变。74LSl9置数为(0011 0000)2=(30)l0。计数原理是：只有当低位端发出借位脉冲时，高位计数器才作减计数。当高、低位计数器处于全零，且CPD为0时，置数端=0，计数器完成并行置数，在CPD端的输入时钟脉冲作用下，计数器再次进入下一循环减计数。功能表如下图：CPUCPDCR操作00置数110加计数110减计数1清零4-2图74LS192管脚排列图4.3 译码和数码显示电路一个LED数码管可用来显示一位（0-9）十进制数和一个小数点。小型数码管每段发光二极管的正向压降随显示光（通常为红、绿、黄、橙色）的颜色不同略差别，通常约为2-2.5V，每个发光二极管的点亮电流在5-10mA之间。LED数码管要显示BCD码所表示的十进制数字就需要有一个专门的译码器，该译码器不但要完成译码功能，还要有相当的驱动能力。图4-3我们把能够将计算机输出的BCD码换成7段字型代码，并使数码管显示出十进制数的电路称为“七段字型译码器”因此在本次的设计中我们采用了常用的74LS48.七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。各管脚功能：A、B、C、D是BCD码的输入端；a、b、c、d、e、f、g是输出端；灯输入端，低电平有效。当=0，数码管的七段应全亮，与输入的译码信号无关，本输入端只用于测试数码管的好坏。动态灭零输入端，低电平有效。当=1、=0、且译码输入为0，该位输出不显示，即0字被熄灭；当译码输入不全为0，该位正常显示，本输入端用于消隐无效的0。动态灭零输出端，这是一个特殊的端钮，有时用作输入，有时用作输出。当作为输入使用且=0时数码管七段全灭，与译码输入无关。当BI/RBO作为输出使用时，受控于和；当=1且=0时， =0其它情况下=1，本端钮主要用于显示多为数字时，多个译码器之间的连接。图4-4 74LS48外部管脚图4.4 时序控制电路为了保证系统的设计要求，在设计控制电路时，应正确处理各个信号之间的时序关系。从设计要求可知，控制电路要完成以下3个功能：（1）操作直接清零开关时，要求计数器清零。（2）闭合启动开关时，计数器应完成置数功能，显示器显示30秒字样；断开启动开关时，计数器开始进行递减计数。(3)当暂停、连续开关处于暂停位置时，控制电路封锁时钟脉冲信号CP，计数器暂停计数，显示器上保持原来的数不变，当暂停、连续开关处于连续位置时，计数器继续累积计数。另外，外部操作开关都应采取去抖动措施，以防机械抖动造成电路工作不稳定。下图是时钟脉冲信号CP的控制电路由一个二极管和10K电阻组成与门电路。当定时时间未到时，74LSl92的借位输出信号=1，则CP信号受“暂停/连续”开关S的控制，当S处于“暂停”位置时,门G2输出0，与门关闭，封锁CP信号，计数器暂停计数；当S处于“连续”位置时，门G2输出1，与门打开，放行CP信号，计数器在CP作用下，继续累计计数。当定时时间到时，=0，与门关闭，封锁CP信号，计数器保持零状态不变。是脉冲信号，只有在CPD保持为低电平时，2输出的低电平才能保持不变。4.5 整机框图图4-5 整体原理图第五章 主要元器件与设备5.1元器件清单元件名称型号数量电阻540欧姆1410K欧姆468K欧姆115K欧姆2电容0.1uF110uF1定时器5551数码显示器共阴极22输入与非门74LS002计数器74LS1922译码器74LS482发光二极管1开关3面包板2导线若干第六章 系统调试与结果分析6.1 系统调试 要点：555调试：用示波器观察555经分频后得到一个秒脉冲。时序电路调试：将开关S2打向连续那侧，买秒脉冲信号加入到控制门的输入端，用示波器观察输出端是否有秒脉冲输出。整机调试：连接好整机电路，进行整个电路的调试，直到定时器能够实现30秒倒计时。 调试时应小心谨慎，电路安装完毕后，首先应检查电路各部门的接线是否正确，检查电源、地线、信号线、元器件的引脚之间有无短路，器件有无接错。再接入电路所要求的电源电压，观察电路中各部分器件有无异常现象。如果出现异常现象，应立即关断电源，待排除故障后方可重新通电。6.2 结果分析结果显示一：显示乱码原因分析：1.连接显示器的电阻没有正确与相应集成块的引脚号相对应。2.电阻与面包板接触不好。结果显示二：100进制进位原因分析：1.三个与门之间在线路连接时，引脚号对应出错。第七章 总结通过此次电子电工实训，使我学到了很多知识，拓展了自己的视野，同时，也增强了我的动手能力。让我掌握了各个器件的工作原理和布线图。从理论设计到确定具体方案，再到安装实际电路，最后到调试电路，成型。整个过程都需要我充分利用所学的知识进行思考和借鉴。可以说，本次课程设计是对之前所学知识进行的一次较为综合的检验。 在实训中，一个正确的思路是很重要的，因此在设计前必须做好充分的准备，认真查找详细的资料，为此设计的成功打下坚实的基础。如果说前面电路的理论设计是一件多么令人头疼的事，那么安装的过程则是一个考验人耐心的过程，对电路的安装，分析，调试要一步一步进行，不能急躁。 总之，虽然此次课程设计比较繁琐，但非常充实，感到受益匪浅。参考文献1.王毓银：数字电路逻辑设计（脉冲与数字电路第三版）-高等教育出版社.19992. 高吉祥：电子技术基础实验与课程设计 - 电子工业出版社.2002 3.孙人杰：电路教程手