3154.30秒定时器数字电子技术课程设计报告.

1、数字电子技术课程设计报告设计课题： 30秒定时器 专业班级： 电子信息工程0701、02 学生姓名： * 指导教师： * 设计时间： 2009年6月29日 30秒定时器设计者：*指导教师：*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：秒脉冲发生器、控制电路、计数器、译码显示电路、74hc192引言：我

2、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。1 设计任务与要求(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，每次减计时结束后，发光二极管点亮，显示器显示为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。2 方案设计与论证 30秒定时器的原理框图如图：秒脉冲发生器计数器译码显示控制电路外部操作开 关 30秒定时原理

3、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），同时计数器完成置数功能，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。3 单元电路设计与参数计算1、秒脉冲电路这里用的是对32768hz的石英晶体进行十五级二分频获

4、得秒脉冲。4060最大可实现计四级二分频，输出的脉冲再经过双d触发器进行二分频就可得到1hz的脉冲信号。电路如图所示： 4060 q13cp0 cp1 crcp q74hc74d 秒脉冲生成电路其中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。2、减计数器电路如图所示，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

5、低电平时，d0d3端输入的数据d0d3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，进行加计算；如果cpu为高电平，由cpd端输入计数脉冲，则进行减计算；如果cpu和cpd端都为高电平，计数器保持状态不变。用两片74hc192实现30秒定时器的计数，如图所示。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。 30进制减计数器图3、译码和数码显示电路

6、译码器将各级十进制计数器的计数结果进行二十进制译码，并驱动数码管用十进制符号显示出来。如图所示。显示器 a b c d e f g显示器a b c d e f g ¨¨¨¨ya ybycydyeyf ygle 4511 d c b aya ybycydyeyf yg4511 le d c b a 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ag分别接数码显示器的七段ag。数码显示器选用七段共阴级半导体显示器。译码器和显示器之间分别串入七个限流电阻（选用集成双列排阻）

7、，以防止电流过大而烧坏数码管。4、时序控制电路 时序控制电路减计数电路如图所示，bo1、bo2是个位和十们计数器的借们输出端，s2是暂停/连续开关。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，十们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。4 总原理图及元器件清单4.1 总原理图整机电路图如图所示。当开关s3打到2处，计数器74hc192（1）和

8、74hc192（2）清零；当s3打到1处，计数器处于工作状态。当开关s1按下时，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，g1输出低电平，发光二极管发光，同时g5被封锁，停止减计数，。4.2 元件清单元件名称型号数量电阻720欧姆1410k欧姆322m欧姆1200k欧姆1电容20pf1可变电容435pf1d触发器74hc741石英晶体振荡器32768hz1二进制计数器40601显示器2计数器74h

9、c1922译码器45112发光二极管1开关3时序控制电路15 安装与调试1、用示波器观察晶体振荡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秒减计数器调试 将s2和s3打到1侧。按下启动s1时，计时器置30，显示器应显示30秒。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cpd端，看计数器能否正确进行减计数。开关s3打向2侧，检测计数器是否清零。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。6 性能测试与分析性

10、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

11、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

12、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。7 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，分析问题的全面性以及