30秒定时器课程设计报告

题目 题目 30 秒定时器秒定时器 摘要 摘要 随着时代的进步 电子行业的发展 定时器的应用也越来越广泛 但传 统的定时器都是使用发条驱动式 电机传动式或电钟式等机械定时器 电子定 时器相对产痛定时器来说 体积小 重量轻 造价低 精度高 寿命长 而且 安全可靠 调整方便 适于频繁使用 该电子定时器满足对电器的电源进行控 制 同时要方便用户对电子定时器的操作 最大时间能达到 30S 关键词 关键词 秒脉冲发生器 控制电路 计数器 译码显示电路 74HC192 引言 引言 我们在日常生活中 经常碰到一些需要定时的事情 例如 印相或放大 照片 需要定在零点几秒的时间 洗衣机洗涤衣物需要定在几分钟到几十分钟 的时间 电风扇需要定在数十分钟的时间 完成这种定时的定时器有多种多样 在电子技术突飞猛进的今天 电子定时器一定会逐步取而代之 这是不言而喻 的 一 设计目的一 设计目的 掌握译码器 锁存器 定时器等的逻辑功能和工作原理 设计可预置时间的定时电 路 分析与设计时序控制电路 画出 30 秒定时器的所有组成电路和整机逻辑电路图 掌 握定时器的工作原理及其设计方法 并对各电路和原件的应用有所了解 二 设计任务二 设计任务 1 30 秒计时功能 两位数字显示 计时间隔为 1 秒 2 进行 30 秒减计时结束后 发光二极管点亮 显示器显示 00 3 设置外部开关 可使定时器直接清零 启动计时 暂停 连续计时 三 整机框图三 整机框图 30 秒定时器的原理框图如图 图一 30 秒定时原理框图 30 秒定时器主要由秒脉冲发生器 控制电路 计数器 译码显示器电路 四部分组成 计数器完成 30 秒减计时功能 而控制电路是直接控制计数器的清 零 启动计数 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使数码显示器显示 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 同时计数器完成计数功能 译码显示 电路显示 30 秒 当启动开关断开时 计数器开始计数 当暂停 连续开关闭合 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 连续断开时 计数器连续累计计数 四 各部分电路设计四 各部分电路设计 1 秒脉冲电路 图二 秒脉冲电路 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 由 555 定时器构成的秒脉冲产生 电路如图二所示 多谐振荡器的振荡周期为 T 0 7 R1 R2 C 0 7 47 2 47 1000 10 0 000001 987ms 1s 2 减数器电路 减计数电路如图三 计数器 74HC192 是具有异步清零 异步预置功能的 双时钟十进制同步加 减计数器 当 S3 接 5V 时 CR 为高电平 计数器清零 当 S3 接地时 CR 为低电平 LD 为低电平 D0 D3 端输入的数据 d0 d3 被置 入计数器 Q3Q2Q1Q0 d3d2d1d0 当 CR 为低电平 LD 为高电平时 如果 CPD为高电平 由CPU端输入计数脉冲 进行加计数 如果CPU为高电平 由 CPD端输入计数脉冲 则进行减计数 如果CPD和CPU端都为高电平 计数器保 持状态不变 图三 30 进制减计数器 用两片 74HC192 实现 30 秒定时器的计数 如下图 当 S3 接地 即 CR 0 同 时启动开关 S1 合上时 两片 74HC192 的 LD 0 计数器置 30 秒 当 S1 断开 时 LD 1 计数器工作 端CPD输入秒脉冲时 进行减计数 当计数器减计数 到 0 时 BO1和 BO2同时输出低电平 0 3 译码和数码显示电路 译码器将各级十进制计数器的计数结进行二 十进制译码 并驱动数码管 用十进制符号显示出来 如图四 图四 译码和数码显示电路 在图中 4511 为 BCD 七段锁存数码驱动器 其输入端 A B C D 分别接 计数器的输出端 Q0 Q1 Q2 Q3 输出端 a g 分别接数码显示器的七段 a g 数码显示器选用七段共阴极半导体显示器 显示器的接地线与地线之间串 人一个限流电阻 以防止电流过大而烧坏数码管 4 时序控制电路 减计数器电路如图五 BO1和 BO2是个位和十位计数器的借位输出端 S2 是暂停 连续开关 开关 S2 打向 2 时 G3 输出高电平 控制门 G4 打开 秒脉 冲信号可以通过控制门 G4 使计数器进行减数计数 开关 S2 打向 1 时 G3 输出 低电平 G4 门关闭 秒脉冲信号被封锁 计数器处于锁存状态 计数器进行 30 秒倒计时后 十位计数器和个位计数器同时借位 BO1和 BO2均为低电平 控制 门 G1 输出低电平 二极管发光 同时 G5 门关闭 计数器不再进行计数 并显 示 00 图五 时序控制电路 5 整机框图 整机电路如下图所示 当开关 S3 打到 2 处 计数器 74HC192 1 和 74HC192 2 清零 当 S3 打到 1 处 计数器处于工作状态 当 S1 接下时 计 数器置 30 秒 这时如将开关 S2 打到 2 处 G3 输出高电平 计数器进行减计数 如将 S2 打到 1 处 G3 输出低电平 减计数器停止计数 显示的数字不变 如 再将 S2 打到 2 处 则计数器继续进行减计数 当计数器减计数到 00 时 BO1 和 BO2同时输出低电平 控制门 G1 输出低电平 发光二极管发亮 同时 G5 被 封锁 停止减计数 6 元件清单 元件名称型号数量 电阻510 欧姆3 10K 欧姆3 47K 欧姆2 电容0 1uF1 10uF1 定时器5551 显示器2 计数器74HC1922 译码器45112 发光二极管1 开关3 时序控制电路1 五 调试要点五 调试要点 1 用示波器观察 555 定时器经分频后得到的一个秒脉冲 2 时序控制电路调试 将开关 S2 打向 2 侧 秒脉冲信号加入到控制门 G4 输 入端 用示波器观察 G5 输出端是否有秒脉冲输出 3 30 秒减计数器的调试 将开关 S2 和 S3 打到 1 侧 按一下启动开关 S1 时 计数器值 30 显示器 应显示 30 秒 BO1和 BO2端输出高电平 G1 输出高电平 发光二极管不发光 秒脉冲信号加入到计数器的端 看计数器能否正确进行减计数 开关 S2 打向 2 侧 减计数器是否清零 4 整机调试 连接好整机电路 进行整个电路调试 直到定时器能够实现 30 秒正计时和倒 计时 六 六 性能测试与分析性能测试与分析 性能测试 在实验箱上组装定时器 组装时应严格按图连接引脚 注意走线整齐 布 局合理 器件的悬空端 清零端 置 1 端要正确处理 调试步骤和方法如下 1 用示波器检测秒脉冲电路输出频率为 1Hz 2 接通电路 S3打向 1 端 S2打向 2 端 S1合上 此时观察 显示器示 数为 30 S3打向 2 时 计数器开始计数 3 当 30 秒计数完成后 二极管发光 显示器示数为 0 0 说明此电路功 能完好 性能分析 对于秒脉冲电路 4060 是 14 级二进制计数器 CP1和 CP0分别为时钟的输 入和反时钟输出端 Q13引脚输出的是十四级二分频后的脉冲 输出的脉冲输入 到双 D 触发器 74HC74 的时钟端 D 和 Q 非引脚连接可实现二分频 Q 引脚输 出 1Hz 的脉冲 秒脉冲电路输出 1Hz 脉冲信号到时序控制电路 S2 打向 2 时 G3 输出高 电平 控制门 G4 打开 秒脉冲信号可以通过控制门 G4 使计数器进行减计数 开关 S2 打向 1 时 G3 输出低电平 G4 门关闭 秒脉冲信号被封锁 计数器处 于锁存状态 计数器进行 30 秒倒计时后 十位计数器和个位计数器同时借位 BO1和 BO2均为低电平 控制门 G1 输出低电平 二极管发光 同时 G5 门关闭 计数器不再进行计数 并显示 00 当秒脉冲信号通过时序控制电路进入计数器输入端时 CPu置高电位 此时用 两片 74HC192 实现 30 秒定时器的计数 当 S3 接地 即 CR 0 同时启动开关 S1 合上时 两片 74HC192 的 LD 0 计数器置 30 秒 当 S1 断开时 LD 1 计数器工作 CPD端输入秒脉冲时 进行减计数 当计数器计数到零时 BO1 和 BO2同时输出低电平 0 当 CPu和 CPD都为高电平时 计数器保持状态不变 译码输出控制显示器示数 当计数器置数端均为零时 计数器置数为 30 秒 此 时计数器输出端分别为 0011 0000 相对应显示器显示为 3 0 计数器处于计数 状态时 显示器从 3 0 减计数至 0 0 七 结论与心得七 结论与心得 通过为期两周的课程设计 我深刻体会到了自己知识的匮乏 自己原来所 学的东西只是一个表面性的 理论性的 而且是理想化的 根本不知道在现实 中还存在有很多问题 设计一个很简单的电路 所要考虑的问题 要比考试的 时候考虑的多的多 所以 一开始 我遇到了很多麻烦 通过老师和同学们的 帮助 我渐渐的有了眉目 这样 在很大程度上提高了我考虑问题的全面性 设计电路 还要考虑到它的前因后果 什么功能需要什么电路来实现 另外 还要考虑它的可行性 实用性等等 这样 也提高了我的分析问题的能力 原来 我们学习的电路只是一个理论知识 通过这次实习 使我的理论知识上 升到了一个实践的过程 同时在实践中也加深了我们对理论知识的理解 总之 通过这次实习 不仅使我对所学过的知识有了一个新的认识 而且提 高了我考虑问题 分析问题的全面