秒計(jì)時(shí)器設(shè)計(jì)報(bào)告

1、課程設(shè)計(jì)報(bào)告題目30S定時(shí)器設(shè)計(jì)院班學(xué)學(xué)指目錄刖言一、電路設(shè)計(jì)原理與方案41.1設(shè)計(jì)原理41.2設(shè)計(jì)方案4、各單元電路設(shè)計(jì)42.1脈沖發(fā)生電路42.2計(jì)數(shù)電路62.3譯碼顯示電路82.4控制電路10三、仿真原理圖11四、總結(jié)13附錄、元件清單14刖言電子課程設(shè)計(jì)是電子技術(shù)學(xué)習(xí)中非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，是將理論知識(shí)和實(shí)踐能力相統(tǒng)一的一個(gè)環(huán)節(jié)，是真正鍛煉學(xué)生能力的一個(gè)環(huán)節(jié)。在許多領(lǐng)域中計(jì)時(shí)器均得到普遍應(yīng)用，諸如在體育比賽，定時(shí)報(bào)警器、游戲中的倒時(shí)器,交通信號(hào)燈、紅綠燈、行人燈、交通纖毫控制機(jī)、還可以用來(lái)做時(shí)間提醒設(shè)備等等，由此可見計(jì)時(shí)器在現(xiàn)代社會(huì)是何其重要的。0”；計(jì)時(shí)器為本設(shè)計(jì)主要能完成：顯示30秒

2、倒計(jì)時(shí)功能；系統(tǒng)設(shè)置外部操作開關(guān)，控制計(jì)時(shí)器的直接清零、啟動(dòng)和暫停/連續(xù)功能；在直接清零時(shí)，數(shù)碼管顯示器全部顯示為30秒遞減計(jì)時(shí)其計(jì)時(shí)間隔為0.1秒；計(jì)時(shí)器遞減計(jì)時(shí)到零時(shí)，數(shù)碼顯示器不滅燈，同時(shí)發(fā)光二極管LED點(diǎn)亮，停止減計(jì)數(shù)等。整個(gè)電路的設(shè)計(jì)借助于Multisim12.0仿真軟件和數(shù)字邏輯電路相關(guān)理論知識(shí)，并在Multisim12.0下設(shè)計(jì)和進(jìn)行仿真，得到了預(yù)期的結(jié)果。一、電路設(shè)計(jì)原理與設(shè)計(jì)方案1.1 設(shè)計(jì)原理我們可以用555時(shí)基電路構(gòu)成的多諧振蕩器來(lái)產(chǎn)生頻率為10Hz的脈沖，即輸出周期為0.1秒的方波脈沖，將該方波脈沖信號(hào)送到計(jì)數(shù)器74LS192的CP減計(jì)數(shù)脈沖端,再通過(guò)譯碼器74LS48

3、把輸入的8421BCD3經(jīng)過(guò)內(nèi)部作和電路“翻譯”成七段（a，b，c，d，e，f，g）輸出，顯示十進(jìn)制數(shù)，然后在適當(dāng)?shù)奈恢迷O(shè)置開關(guān)或控制電路即可實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)器的直接清零，啟動(dòng)和暫停/連續(xù)、譯碼顯示電路的顯示與滅燈及光電報(bào)警等功能。1.2 設(shè)計(jì)方案該系統(tǒng)應(yīng)包括秒脈沖發(fā)生器、計(jì)數(shù)器、譯碼顯示電路、輔助時(shí)序控制電路（簡(jiǎn)稱控制電路）等幾部分構(gòu)成。其中，計(jì)數(shù)器和控制電路是系統(tǒng)的主要部分。計(jì)數(shù)器完成30s計(jì)時(shí)功能,而控制電路具有直接控制計(jì)數(shù)器的啟動(dòng)計(jì)數(shù)、暫停、連續(xù)計(jì)數(shù)、譯碼顯示電路的顯示和滅燈功能以及工作時(shí)間的調(diào)節(jié)。為了滿足系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求，在設(shè)計(jì)控制電路時(shí)，應(yīng)正確處理各個(gè)信號(hào)之間的時(shí)序關(guān)系。在操作直接清零開關(guān)時(shí)

4、，要求計(jì)數(shù)器清零，數(shù)碼顯示器顯示零。當(dāng)啟動(dòng)開關(guān)閉合時(shí)，控制電路應(yīng)封鎖時(shí)鐘信號(hào)CP,同時(shí)計(jì)數(shù)器完成置數(shù)功能，譯碼顯示電路顯示30s字樣；當(dāng)啟動(dòng)開關(guān)斷開時(shí)，計(jì)數(shù)器開始計(jì)數(shù)；當(dāng)按下十位調(diào)節(jié)開關(guān)時(shí)，計(jì)數(shù)器加1；當(dāng)按下個(gè)位調(diào)節(jié)開關(guān)時(shí)，計(jì)數(shù)器同樣加1；當(dāng)暫停、連續(xù)開關(guān)撥在暫停位置上時(shí)，計(jì)數(shù)器停止計(jì)數(shù)，處于保持狀態(tài)；當(dāng)暫停、連續(xù)開關(guān)撥在連續(xù)時(shí)，計(jì)數(shù)器繼續(xù)遞減計(jì)數(shù)。二、各單元電路設(shè)計(jì)2.1脈沖發(fā)生電路555定時(shí)器555定時(shí)器主要是通過(guò)外接電阻R和電容器C構(gòu)成充、放電電路，并由兩個(gè)比較器來(lái)檢測(cè)電容器上的電壓,以確定輸出電平的高低和放電開關(guān)管的通斷。這就很方便地構(gòu)成從微秒到數(shù)十分鐘的延時(shí)電路、以及多諧振蕩器、單穩(wěn)

5、態(tài)觸發(fā)器、施密特觸發(fā)器等脈沖波形產(chǎn)生和整形電路。圖2.1.1555管腳圖用555定時(shí)器構(gòu)成多諧振蕩器用555定時(shí)器構(gòu)成多諧振蕩器電路如圖2.3(a)所示。電路沒(méi)有穩(wěn)態(tài)，只有兩個(gè)暫穩(wěn)態(tài),也不需要外加觸發(fā)信號(hào)，利用電源Vcc通過(guò)Ri和R2向電容器C充電，使uc逐漸升高，升到2Vcc/3時(shí),uo跳變到低電平，放電端D導(dǎo)通，這時(shí)，電容器C通過(guò)電阻R2和D端放電，使uc下降，降到Vcc/3時(shí),uo跳變到高電平，D牛+V(振蕩不停，電容器C在Vcc/3和2VCC/3之間充電和放電，輸出連續(xù)的矩形脈沖，其波形如圖)端截止，電源Vcc又通過(guò)Ri和R2向電容器C充電。如此循環(huán),CCR1。Lr84-L7R21F6

6、5553-uc*k2圖2.1uo的脈寬c二tw1Vi、5tw2、周工-1-0.01輸出信號(hào)0H1I1.2555構(gòu)成的振蕩電路及即波形UoitwT*期T的計(jì)算公式0gFtWi=0.7(Ri+R2)Ctt亠(a)tW2=O.7R2C(b)T=twi+1W2=0.7(Ri+2R2)C要使555構(gòu)成的多諧振蕩電路產(chǎn)生1Hz的脈沖，因此可以令Ri=8.2k",R2=68k，C=10uF,得到周期T=1s,即按照?qǐng)D2.4連接的電路就可以產(chǎn)生1Hz的秒脈沖。圖2.1.3555定時(shí)器構(gòu)成的多系振蕩電路2.2 計(jì)數(shù)器電路計(jì)數(shù)器是一個(gè)用以實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)功能的時(shí)序邏輯部件，它不僅可以用來(lái)對(duì)脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，還常用做

7、數(shù)字系統(tǒng)的定時(shí)、分頻和執(zhí)行數(shù)字運(yùn)算以及其他特定的邏輯功能。本次課程設(shè)計(jì)中選用74HC192來(lái)實(shí)現(xiàn)要求的減法計(jì)數(shù)功能。圖2.1是74HC192的管腳圖。圖2.2.174HC192管腳圖74HC192具有下述功能： 異步清零：MR=1，Q3Q2QiQo=0000。(此功能可實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)器的清零) 異步置數(shù)：MR=0，PL=0，Q3Q2QiQo=D3D2DiDo。 保持：MR=0，PL=1，CPu=CPd=1,Q3Q2QiQo保持原態(tài) 加計(jì)數(shù)：CR=0,PL=1，CPu=CP，CPd=1，Q3Q2QiQo按加法規(guī)律計(jì)數(shù) 減計(jì)數(shù)：CR=0,PL=1，CPu=1，CPd=CP,Q3Q2QiQo按減法規(guī)律計(jì)數(shù)

8、圖22230秒倒計(jì)時(shí)器的計(jì)數(shù)電路它的計(jì)數(shù)原理是：使加計(jì)數(shù)脈沖信號(hào)引腳CPu=1計(jì)數(shù)脈沖加入個(gè)位74HC192引腳CP腳，當(dāng)減計(jì)數(shù)到零時(shí)，個(gè)位74HC192的C0端發(fā)出錯(cuò)位脈沖，使十位計(jì)數(shù)器減計(jì)數(shù)，當(dāng)高、低位計(jì)數(shù)器處于全零時(shí)，CP(DWN端的輸入時(shí)鐘脈沖作用下，計(jì)數(shù)器再次進(jìn)入下次循環(huán)減計(jì)數(shù)。2.3譯碼顯示電路數(shù)碼管是一種半導(dǎo)體發(fā)光器件，其基本單元是發(fā)光二極管，也稱LED數(shù)碼管或LED七段顯示器。因?yàn)橛?jì)算機(jī)輸岀的是BCD碼，要想在數(shù)碼管上顯示十進(jìn)制數(shù)，就必須先把BCD碼轉(zhuǎn)換成7段字型數(shù)碼管所要求的代碼。我們把能夠?qū)⒂?jì)算機(jī)輸岀的BCD碼換成7段字型代碼，并使數(shù)碼管顯示岀十進(jìn)制數(shù)的電路稱為“七段字型譯

9、碼器”因此在本次的設(shè)計(jì)中我們采用了常用的74LS48。圖2.3是74LS48的外部管腳圖圖2.3.174LS48管腳圖七段顯示譯碼器輸出高電平有效，用以驅(qū)動(dòng)共陰極顯示器。該集成顯示譯碼器設(shè)有多個(gè)輔助控制端，以增強(qiáng)器件的功能。它有3個(gè)輔助控制端LT、RBI、BI/RBO,現(xiàn)簡(jiǎn)要說(shuō)明如下：滅燈輸入BI/RBOBI/RBO作輸入使用且BI=0時(shí)，無(wú)論其它輸BI/RBO是特殊控制端，有時(shí)作為輸入，有時(shí)作為輸岀。當(dāng)入端是什么電平，所有各段輸入ag均為0,所以字形熄滅。試燈輸入LT當(dāng)LT=0時(shí)，BI/RBO是輸岀端，且RBO=1,此時(shí)無(wú)論其它輸入端是什么狀態(tài)，所有各段輸岀ag均為1,顯示字形8動(dòng)態(tài)滅零輸入

10、RBI當(dāng)LT=1,RBI=0且輸入代碼DCBA=0000時(shí)，各段輸岀ag均為低電平，與BCD碼相應(yīng)的字形0熄滅，故稱“滅零”。利用LT=1與RBI=0可以實(shí)現(xiàn)某一位的“消隱”。此時(shí)BI/RBO是輸岀端，且RBO=0。動(dòng)態(tài)滅零輸岀RBOBI/RBO作為輸岀使用時(shí)，受控于LT和RBI。當(dāng)LT=1且RBI=0,輸入代碼DCBA=0000時(shí)，RBO=0;若LT=0或者LT=1且RBI=1，貝URB0=1。該端主要用于顯示多位數(shù)字時(shí)，多個(gè)譯碼器之間的連接。對(duì)輸入代碼0000,譯碼條件是：LT和RBI同時(shí)等于1,而對(duì)其它輸入代碼則僅要求LT二1,這時(shí)候，譯碼器各段ag輸出的電平是由輸入BCD碼決定的，并且

11、滿足顯示字形的要求。74LS48的功能表如下：74LS48功能表十進(jìn)數(shù)或功能輸入BI/RBO輸岀LTRBIDCBAabcdefg0HH0000H1111b101Hx0001H01100002Hx0010H11011013Hx0011H11110014Hx0100H01100115Hx0101H10110116Hx0110H0011111r7Hx0111H11100008Hx1000H111111119Hx1001H111001110Hx1010H000110111Hx1011H001100112Hx1100H010001113Hx1101H100101114Hx1110H000111115Hx

12、1111H0000000BIxxxxxxL0000000RBIHL0000L0000000LTLxxxxxH1111111表23274LS48的功能表本次設(shè)計(jì)的譯碼顯示電路可以按照?qǐng)D2.5連接電路圖233譯碼顯示電路2.4控制電路開關(guān)S1閉合后，74HC192實(shí)現(xiàn)置數(shù)功能，七段數(shù)碼管顯示30;當(dāng)S1斷開后，計(jì)數(shù)器開始計(jì)數(shù)；當(dāng)暫停/連續(xù)開關(guān)S2撥在暫停位置上時(shí)，計(jì)數(shù)器停止計(jì)數(shù)，處于保持狀態(tài)；當(dāng)暫停/連續(xù)開關(guān)S2撥在連續(xù)時(shí)，計(jì)數(shù)器繼續(xù)累計(jì)計(jì)數(shù)；在減計(jì)數(shù)的過(guò)程中也可按下S1實(shí)現(xiàn)復(fù)位,使計(jì)時(shí)器開始重新計(jì)時(shí)。（參考仿真原理圖2.4.1）三仿真原理圖30S計(jì)時(shí)器的設(shè)計(jì)主要分為五個(gè)模塊：時(shí)鐘模塊（即秒脈沖發(fā)

13、生模塊）、計(jì)數(shù)模塊、譯碼顯示模塊、輔助時(shí)序控制模塊（簡(jiǎn)稱控制電路），打開仿真軟件Multisim12.0按要求在Multisim12.0里連接好如圖所示的電路后就可以進(jìn)行電路仿真了，總體仿真電路如下圖。開關(guān)S1閉合，置數(shù):圖24130秒倒計(jì)時(shí)器整體電路圖開關(guān)S1斷開，開始計(jì)數(shù)；S2閉合，計(jì)數(shù)暫停四、課程設(shè)計(jì)總結(jié)課程設(shè)計(jì)需要的是活學(xué)活用所涉及的知識(shí)。在本次的課程設(shè)計(jì)中通過(guò)自己選題，找材料，分析、設(shè)計(jì)等，也掌一些軟件的操作方法，這為以后的學(xué)習(xí)做了鋪墊。整個(gè)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了從單一的理論學(xué)習(xí)到解決實(shí)際問(wèn)題的轉(zhuǎn)變。通過(guò)本次的課程設(shè)計(jì)，我最大的收獲就是提高了自身的動(dòng)手能力，培養(yǎng)了我的尋求解決問(wèn)題的能力，同時(shí)也增

14、強(qiáng)了我其它方面的能力。在設(shè)計(jì)中，我充分應(yīng)用我們所學(xué)的知識(shí)，例如：集成電路74LS系列、二極管、555等元件的應(yīng)用。這次實(shí)踐使我受益匪淺，在摸索該如何設(shè)計(jì)電路使之實(shí)現(xiàn)所需功能的過(guò)程中，特別有趣,培養(yǎng)了我的設(shè)計(jì)思維，增強(qiáng)了我的實(shí)際操作能力。在讓我體會(huì)到設(shè)計(jì)電路艱辛的同時(shí)，更讓我體會(huì)到成功的喜悅和快樂(lè)。這次設(shè)計(jì)所用的的工具是Multisim12.0,由于之前沒(méi)有接觸過(guò)類似的軟件，所以畫圖和仿真就沒(méi)那么方便，但我也盡我所能去做好此次設(shè)計(jì)。本次課程設(shè)計(jì)提高了我的綜合動(dòng)手能力和工程設(shè)計(jì)能力，它使我的理論知識(shí)得到了綜合應(yīng)用，培養(yǎng)我綜合運(yùn)用所學(xué)理論的能力和解決較復(fù)雜的實(shí)際問(wèn)題的能力。電子技術(shù)發(fā)展呈現(xiàn)出系統(tǒng)集成化，自動(dòng)化，設(shè)計(jì)自動(dòng)化，用戶專業(yè)化和測(cè)試智能的優(yōu)勢(shì)，作為一個(gè)大學(xué)生。我們必須時(shí)代的發(fā)展，這使我們必須要擴(kuò)展自己的知識(shí)，并利用計(jì)算機(jī)來(lái)輔助分析和設(shè)計(jì)，這對(duì)我們是有益的。課程設(shè)計(jì)的自主設(shè)計(jì)、學(xué)習(xí)和研究過(guò)程中，通過(guò)寫課程設(shè)計(jì)的總結(jié)報(bào)告，初步訓(xùn)練我的書面表達(dá)能力。組織邏輯能力，這些技能應(yīng)用性強(qiáng)，對(duì)我的將來(lái)就業(yè)和進(jìn)一步發(fā)展幫助較大。同時(shí)也加強(qiáng)了對(duì)課本知識(shí)的理解，使我們做到理