30s计时器的设计内容

1、综述在选定设计的课题，对设计要求分析以后，对设计所需要的器件有了一定的了解，然后开始通过网络和教科书以及图书馆资料的查询，对相应的器件的功能有了相应的了解。再通过以往知识的学习，对各种器件相互结合使用，从而设计出预期的设计。先由多谐振荡电路产生10Hz的脉冲，再作为十进制加法器的脉冲源。当十进制的加法器加到十时，通过输出端上电位作为输入的与非门输出端的电位变化，作为减法器的脉冲源。当有一个有效脉冲进入时，减法器就会减去一，显示电路相应的显示减一的数。在多谐振荡电路中使其产生10Hz的脉冲，使在下面操作中将误差由1s改进到0.1s。通过课题的设计，使我们认识到了实践的重要性，只有知识与实践相结合

2、，才能更好的掌握利用知识。1 确定设计方案外部操作开关控制电路报警电路脉冲发生电路译码显示电路减法计数器加法计数器图1-1 流程框图使用555定时器连接形成多谐振荡电路，从而产生可以调节频率的脉冲，而脉冲连接到后续的集成电路中，驱动其工作。而为了提高精度，将从多谐振荡电路中产生脉冲的频率调节为10Hz，使其驱动十进制的加法计数器。每当有十个单脉冲作用到十进制加法计数器上时，十进制加法计数器会产生一个进位脉冲，而进位脉冲再驱动三十进制减法计数器。此时的进位脉冲的频率为1Hz，用其驱动减法计数器刚好一秒钟减去一。译码显示电路则是将七段译码管连接到减法计数器的数据输出端，将数据输出端的二进制代码转化

3、成十进制的数字显示。报警电路是通过发光二极管和蜂鸣器形成声光报警。通过端口的电位的变化，将其用门电路处理成只有显示“00”时是一种状态，其他显示为另一种状态，如此当电位变化时，声光报警将开始工作。控制电路的形成是通过改变各集成电路的置零端与置数端的电位或脉冲输入的断开与连续实现的。而外部操作开关则是对控制电路的实体控制。2 单元电路设计2.1 脉冲发生器设计选择使用555定时器连接形成多谐振荡电路产生脉冲，脉冲的周期可以通过改变电阻及电容值的大小改变。用555定时器构成多谐振荡器电路如图2-1-1(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R1和R2向电容

4、器C充电,使uC逐渐升高,升到2VCC/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R2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R1和R2向电容器C充电。如此循环,振荡不停, 电容器C在VCC/3和2VCC/3之间充电和放电,输出连续的矩形脉冲,其波形如图2-1-1(b)所示。8 476 555 321 5R1R2ucC+VCCuo0.01µFtuo0tw2tw1tuc0T（a）5555555（b）图2-1-1 555定时器构成的多谐振荡电路及工作波形输出信号uO的脉宽tW1、tW2、周期T的计算公式如下:tW10.7(R

5、1R2)C (2-1)tW20.7R2C (2-2)TtW1tW20.7(R12R2)C (2-3)f=1/T (2-4)根据设计的具体要求，需要产生10Hz的脉冲,f=10Hz，则可以定义R1R2=48.1K，C=1F。连接形成的电路如图2-1-2示：图2-1-2 脉冲发生器2.2 十进制加法计数器设计十进制的加法计数器采用74ls161连接。将74ls161设置成十进制的加法计数器，使用从脉冲发生器产生的脉冲驱动，每当有十个单个脉冲时，其进位脉冲会产生一个进位脉冲。74ls161的各引脚如图2-2-1示：图2-2-1 74ls161引脚图 时钟 CP清零 MR 使能 CEP，CET 置数

6、PE 数据输出端 Q0Q3四个数据输入端 P0P3将P0P3预置成“0000”，并且用与非门电路连接Q0与Q3，并将与非门的输出输入到9号引脚置数端，如此则形成十进制的循环。使用74ls192连接形成的十进制加法计数器如图2-2-2所示：图2-2-2 十进制加法计数器2.3 三十进制减法计数器三十进制减法计数器采用两片74ls192连接形成。74ls192可以形成加法器和减法器，在本设计中利用减法器端口。利用十进制加法器的进位脉冲驱动，没有一个单脉冲时，两片74ls192连接形成的三十进制减法计数器的输出端的二进制数值减一。74ls192的引脚图如图2-3-1示：图2-3-1 74ls192引

7、脚图CPU为加计数时钟输入端，CPD为减计数时钟输入端；LD为预置输入控制端，异步预置。CR为复位输入端，高电平有效，异步清除；CO为进位输出：1001状态后负脉冲输出；BO为借位输出：0000状态后负脉冲输出。由两片74ls192连接形成的三十进制减法计数器如图2-3-2所示：图2-3-2 三十进制减法计数器2.4 译码显示电路设计译码显示电路是将不熟悉的二进制代码转换成熟悉的十进制的装置，在本设计中采用两个七段译码器分别作为显示数的十位与个位。七段译码器的四个端口分别与两个74ls192的Q3、Q2、Q1、Q0相连。如图2-4-1为七段译码器：图2-4-1 七段译码器两个七段译码器与74l

8、s192的数据输出端相连组成的译码显示电路如图2-4-2所示：图2-4-2 译码显示电路2.5 报警电路设计在设计中采用发光二极管和蜂鸣器作为声光报警的产生源。为了使声光报警仅在译码显示电路显示数字为“00”时发出警报，通过门电路的结合实现。并且将脉冲发生器产生的脉冲引入与门的一输入端，从而实现发光二极管的闪烁发光，其闪烁的频率为10Hz，如此更易起到警示作用。如图2-5是设计的报警电路：图2-5 报警电路其中7425集成电路的1、2、4、5输入端分别与74ls192(1)的Q3、Q2、Q1、Q0相连；74hc32的2输入端口与脉冲发生器的输出端相连；74hc02的2、3输入端分别与74ls1

9、92(2)的Q1、Q0相连。如此即可实现当显示为“00”时产生报警。2.6 控制电路设计控制电路的目的是为了对电路进行清零、启动和暂停/继续。在设计中采用对各集成电路的置数端与置零端的电位变化实现清零和启动；暂停/继续功能则是通过脉冲的断开/连续实现的。暂停/继续开关设在脉冲发生器与十进制加法计数器之间，如此将设备的精度由1s提升到0.1s。如图2-6是设计的控制电路，其中图2-6-1是启动电路，图2-6-2是暂停/继续电路，图2-6-3是清零电路。图2-6-1 启动电路图2-6-2 暂停/继续电路图2-6-3 清零电路其中暂停继续电路中采用由SR锁存器构成的防抖动开关，如此避免了在开关断开/

10、闭合瞬间的电位不稳定连续变化的影响。2.7 外部操作开关设计外部操作开关就是设计中方便操作设置的操作开关，是对控制电路的实体操作。3 原理图图3-1 原理图4 结论通过本次设计，预期的设计要求都已完成，设计能很好的做到开启、清零和暂停/连续功能，并且提升了精度。但总体来说，还有一些问题存在，总的原理图过于复杂，连线过多，应当进行精简。但总体来说，本次设计是成功的，达到了预期的要求。5 心得体会本次设计总体来说是本学期所学习的数电与模电知识的总复习与实践应用。通过这次试验我清楚的认识到，学会了书本上的知识并不代表会使用这些知识，还要不断地使用这些知识，才能将它们很好的掌握，以后更好的在工作中使用

11、它们。现在的社会需要的是可以将知识运用到生产中的人才，不是只懂得知识的大学生。本次设计也是给我提了个醒，不能只顾书本上的知识，还要多多的获取生产应用类型的知识。在设计中，对以往的知识是全面的运用，对其熟悉程度再次提升。同时，还有许多未曾学习过的知识也被应用到了设计中，这就要求了我对专业知识的扩充，提升专业知识的容量，深化对专业的了解。另外，本次设计中应用到仿真软件protues，让我看到了仿真学习的好处。多学习了一个本专业所需要的软件，对以后的工作定会起到极大地的促进作用。另外通过仿真软件，可以很简单的验证自己的一些设想、实验，如此与书本上知识的学习相结合，能更好的促进对知识的理解应用。总体来说，本次设计对我的学习起到了相当重要的作用，对以后的学习应用指明了方向。 姓名：马奥运 学号：0905010210 日期：参考文献1 阎石.数字电子技术基础.5版