秒计时器设计报告

1、课程设计报告题目 30S定时器设计院部名称 班级学生姓名学号指导教师目录.、八、-刖言一、电路设计原理与方案 41.1 设计原理 41.2 设计方案 4二、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

2、计时器在现代社会是何其重要的。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 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 Multisim 12.0 仿真软件和数字逻辑电路相关理论知识，并在 Multisim 12.0 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

3、 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 等几局部构成。其中，计数器和控制电路是系统的主要局部。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

4、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，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、

5、放电电路,并由两个比拟器来检测电容器上的电压 , 以确定输出电平的上下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2.1.1 555 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R和Fb向电容器C充电，使uc逐渐升高,升到 2V/3时,uo跳变到低电平,放电端D导通,这时,电容器C通过电阻艮和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Ri和Fb向电

6、容器C充电。如此循环,振荡不停,R1 I如图2.3(b)所示。R2Uc输出信号UO的脉迤Ct8 476 555 3Uo2 图 2.1.2 555-L 0.01 g构成的振荡电路及即波形：t0.7(R i + R)Ct wrt w2M T 周期 T的计算公式如匚(b)(a)t ws 0.7R2C容器C在VCC3和2VC/3之间充电和放电,输出连续的矩形脉冲,其波形T= t W1+1 W2= 0.7(R 1+ 2R)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, R= 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.

7、1.3 555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2.2.1 74HC192 管脚图74HC192具有下述功能： 异步清零：MR=1 QQQQ=0000。(此功能可实现计数器的清零) 异步置数：MR=0 PL=0, QQQQ=DDDDb。 保持： MR=0, PL=1, CP=CR=1,QQQQ保持原态 加计数：CR=0, PL=1, CP=CP CP=

8、1, QQQQ按加法规律计数 减计数：CR=O, PL=1, CP=1, CP= CP, QQQQ按减法规律计数图2.2.2 30 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计数脉冲参加个位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，其根本单元是发光二极管，也称LED数码管或LED七 段显示器。因为计算机输出的是 BCD码，要想在数码管上显示十进制数，就必须先把BC

9、D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74LS4&图2.3是74LS48的外部管脚图图2.3.1 74LS48 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是特殊控制端，有时作为输入，有时作为输出。当BI/RBO作输入使用且BI=0时，无论其它输入端是什么电平，所有各段输入 ag均为0,所以

10、字形熄灭。试灯输入LT当LT= 0时，BI/RBO是输出端，且RB3 1,此时无论其它输入端是什么状态，所有 各段输出ag均为1,显示字形&动态灭零输入RBI当LT= 1, RBI= 0且输入代码DCBAf 0000时，各段输出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是输出端，且RBO=0动态灭零输出RBOBI/RBO作为输出使用时，受控于LT和RBI。当LT= 1且RBI = 0,输入代码DCBA=0000 时，RBO=0假设LT=0或者LT= 1且RBI= 1,那么RBO=1该端主要用于显示多位数字时，多

11、 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,而对其它输入代码那么仅要求 LT= 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LTRBID C B Aabcdefg0HH0 0 0 0H11111101Hx0 0 0 1H01100002Hx0 0 1 0H11011013Hx0 0 1 1H11110014Hx0 1 0 0H0110011 J5Hx0 1 0 1H10110116Hx0 1 1 0H00111117Hx0 1 1 1H1110

12、0008Hx1 0 0 0H1111111 19Hx1 0 0 1H1110011r?10Hx1 0 1 0H000110111Hx1 0 1 1H0011001 :12Hx1 1 0 0H010001113Hx1 1 0 1H1001011 J14Hx1 1 1 0H0001111 115Hx1 1 1 1H0000000BIxxx x x xL01 000000RBIHL0 0 0 0L00000001LTLxx x x xH1111111表2.3.2 74LS48 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

13、，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，翻开仿真软件Multisim 12.0 按要 求在Multisim 12.0里连接好如下图的电路后就可以进行电路仿真了，总体仿真电路如 下列图。开关S1闭合，置数:图241 30秒倒计时器整体电路图开关S1断开，开始计数

14、；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

15、，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 Multisim 12.0, 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。电子技术开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。我们必须时代的开展，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开展帮助较大。同时也加强了对课本知识的理解，使我