秒定时器设计

1、设计题目：30秒定时器设计一、设计目的掌握计数器、译码器、锁存器、定时器等模块电路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模块和整机逻辑电路图，掌握定时器的工作原理及其设计方法，并对各电路模块和元件的应用有 所了解。二、设计任务1、设计一个30秒定时器，具有数码显示30秒计时功能。2、设置外部操作开关，控制计时器的直接清零、启动连续功能。3、计时器为30秒递减计时器，其计时间隔为1秒。4、计时器递减到零时，数码显示器不能灭灯，显示器显示00,并发出光电报警。三、整机框图30秒定时器的原理框图如图1:外部操作开关图1： 30秒定时原

2、理框图30秒定时器主要由秒脉冲发生器、 控制电路、计数器、译码显示器电路和报警电路五部分组成。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、各部分电路设计秒脉冲产生电路采用555定时器来实现。555定时器是一种多

3、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=1s2、减计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

4、零；当S3接地时，CR为低电平、LD为低电平，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，进行加计数；如果 CR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3： 30进制减计数器用两片74HC192实现30秒定时器的计数，如图三。当 S3接地（即CR=0，同 时启动开关S1合上时，两片74HC192的 LD=Q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, B

5、O和BQ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果进行二一十进制译码，并驱动数码管用十进制符号显示出来。如图四：LE 4511D C B Aa bcde f gY.Y.YYdY.YrY,4511 LEn C 1 A图4：译码和数码显示电路在图四中，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极数码管，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、时序控制电路图5：时序控制电路减计数器电路如图五，B0和BQ是个位

6、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， B0和BQ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 00.5、整机框图整机电路如图六所示，当开关S3打到2处，计数器74HC1921）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

7、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，BQ和BQ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。7 Jlii匚屮屮軻？, I)EL亠汕nCRj.DC3n； r>. i>图六整机框图s b g： d_ £ITu1中*1T1" 1亠亠LLd|jl.E 4511 丄! D C： Hs V,TDia b < J* rzzzid451 I6元件清单元件名称型号数量电阻720欧姆

8、1510K欧姆547K欧姆2电容0.1uF110uF1定时器5551显示器共阴数码管2计数器74HC1922译码器CD45112非门74HC041二输入与非门74HC001发光二极管1开关3五、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。B0和BO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

9、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、性能测试与分析性能测试在面包板上焊接定时器，焊接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，S打向2端，S合上。此时观察，显示器示数 为30； S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：秒脉冲电路输出1Hz脉冲信号到时序控制电路。S2打向2时

10、，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BO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=Q计数器置30秒。当S1断开时，LD=1,计数 器工作，CP端输入秒脉冲时