24秒倒計時器設(shè)計(課件設(shè)計)

1、目錄TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark4 o Current Document 一、計時器概述1 HYPERLINK l bookmark6 o Current Document 1、計時器的特點及應(yīng)用1 HYPERLINK l bookmark8 o Current Document 2、設(shè)計任務(wù)及要求1 HYPERLINK l bookmark10 o Current Document 二、電路設(shè)計原理及單元模塊1 HYPERLINK l bookmark12 o Current Document 1、設(shè)計原理1 HYPERLINK l bookmark1

2、4 o Current Document 2、設(shè)計方案2 HYPERLINK l bookmark20 o Current Document 3、單元模塊3 HYPERLINK l bookmark22 o Current Document 3.1、所用各個芯片功能3 HYPERLINK l bookmark40 o Current Document 3.2、各單元電路7 HYPERLINK l bookmark46 o Current Document 四、安裝與調(diào)試11 HYPERLINK l bookmark48 o Current Document 1、電路的安裝11 HYPERLIN

3、K l bookmark50 o Current Document 2、電路的調(diào)試12 HYPERLINK l bookmark52 o Current Document 五、結(jié)論與心得12 HYPERLINK l bookmark54 o Current Document 六、參考文獻13 HYPERLINK l bookmark60 o Current Document 1、總電路圖14 HYPERLINK l bookmark62 o Current Document 2、元件清單14 HYPERLINK l bookmark64 o Current Document 3、實物15電子技

4、術(shù)課程設(shè)計 24秒倒計時器的設(shè)計和制作一、計時器概述1、計時器的特點及應(yīng)用在許多領(lǐng)域中計時器均得到普遍應(yīng)用，諸如在體育比賽，定時報警器、游戲中的倒時器，交通信號燈、紅綠燈、行人燈、交通纖毫控制機，還可以用來做為各種藥丸、藥片，膠囊在指定時間提醒用藥等等，由此可見計時器在現(xiàn)代社會的應(yīng)用是相當普遍的。在籃球比賽中，規(guī)定了球員的持球時間不能超過24秒，否則就違例了。本課程設(shè)計“智能籃球比賽倒計時器的設(shè)計”，可用于籃球比賽中，用于對球員持球時間24秒限制。一旦球員的持球時間超過了24秒，它自動的報警從而判定此球員的違例。2、設(shè)計任務(wù)及要求設(shè)計一個24秒倒計時器，具體功能要求如下：1、用小規(guī)模集成電路設(shè)

5、計24秒倒計時電路；2、用555定時器產(chǎn)生1Hz的標準脈沖信號；3、當計時器顯示00，同時報警；4、計時器應(yīng)具有清零、啟動、暫停/繼續(xù)計時等控制功能。二、電路設(shè)計原理及單元模塊1、設(shè)計原理24秒計時器的總體參考方案框圖如圖1所示。它包括秒脈沖發(fā)生器計數(shù)器、譯碼顯示電路、報警電路和輔助時序控制電路（簡稱控制電路）等五個模塊組成。其中計數(shù)器和控制電路是系統(tǒng)的主要模塊。計數(shù)器完成24秒計時功能，而控制電路完成計數(shù)器的直接清零、啟動計數(shù)、暫停/連續(xù)計數(shù)、譯碼顯示電路的顯示與滅燈、定時時間到報警等功能。秒脈沖發(fā)生器產(chǎn)生的信號是電路的時鐘脈沖和定時標準，但本設(shè)計對此信號要求并不太高，故電路可采用555集成

6、電路或由TTL與非門組成的多諧振蕩器構(gòu)成。譯碼顯示電路由74LS48和共陰極七段LED顯示器組成。報警電路在實驗中可用發(fā)光二極管和鳴蜂器代替。主體電路：24秒倒計時。24秒計數(shù)芯片的置數(shù)端清零端共用一個開關(guān)，比賽開始后，24秒的置數(shù)端無效，24秒的倒數(shù)計時器的倒數(shù)計時器開始進行倒計時，逐秒倒計到零。選取“00這個狀態(tài)，通過組合邏輯電路給出截斷信號，讓該信號與時鐘脈沖信號通過一個與門將時鐘截斷，使計時器在計數(shù)到零時停住。2、設(shè)計方案圖1、電路框圖總體電路說明:電子技術(shù)課程設(shè)計1 倒計時功能主要是利用192計數(shù)芯片來實現(xiàn)，同時利用反饋和置數(shù)實現(xiàn)進制的轉(zhuǎn)換，以適合分和秒的不同需要。由于該系統(tǒng)特殊的需

7、要，到計時器到零時，通過停止控制電路使計數(shù)器停止計數(shù)并發(fā)出蜂鳴警報。3、單元模塊3.1、所用各個芯片功能3.1.1、555定時器555定時器成本低，性能可靠，只需要外接幾個電阻、電容，就可以實現(xiàn)多諧振蕩器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器及施密特觸發(fā)器等脈沖產(chǎn)生與變換電路。它也常作為定時器廣泛應(yīng)用于儀器儀表、家用電器、電子測量及自動控制等方面。555定時器的內(nèi)部電路框圖如右圖所示。(TH)|65kQ(TO)I叫5W圖2、555定時器內(nèi)部結(jié)構(gòu)電子技術(shù)課程設(shè)計 它內(nèi)部包括兩個電壓比較器，三個等值串聯(lián)電阻，一個RS觸發(fā)器，一個放電管T及功率輸出級。它提供兩個基準電壓VCC/3和2VCC/3555定時器的功能主要由兩個比

8、較器決定。兩個比較器的輸出電壓控制RS觸發(fā)器和放電管的狀態(tài)。在電源與地之間加上電壓，當5腳懸空時，則電壓比較器C1的反相輸入端的電壓為2VCC/3,C2的同相輸入端的電壓為VCC/3。若觸發(fā)輸入端TR的電壓小于VCC/3,則比較器C2的輸出為0，可使RS觸發(fā)器置1,使輸出端OUT=1。如果閾值輸入端TH的電壓大于2VCC/3，同時TR端的電壓大于VCC/3，貝VC1的輸出為0，C2的輸出為1,可將RS觸發(fā)器置0,使輸出為低電平。表61555定時器的功能表清零端高觸發(fā)端TH低觸發(fā)端TR放電管T功能0XX0導(dǎo)通直接清零101保持x上一狀態(tài)保持上一狀態(tài)1101截止置11001截止置11110導(dǎo)通清零

9、表1555定時器的功能表3.1.2、74LS487448是7段顯示譯碼器，輸出高電平有效的譯碼器。工作電壓為5V,用于驅(qū)動共陰極數(shù)碼管，7448除了有實現(xiàn)8段顯示譯碼器基本功能的輸入（DCBA）和輸出（YaYg）端外，7448還引入了燈測試輸入端（LT）和動態(tài)滅零輸入端（RBI），以及既有輸入功能又有輸出功能的消隱輸入/動態(tài)滅零輸出（BI/RBO）端。RBIDGNDCVf9abcd0rlrnrnjinrnrirn6-5432109111111-1-12345678CECLOCD功能或數(shù)字輸入輸出顯示字形abcdefg滅燈XXXXXX00000000滅燈試燈0XXXXX111111118動態(tài)滅燈

10、10000000000000滅燈011000011111110011X000110110000121X001011101101231X001111111001341X010010110011451X010111011011561X011010011111671X011111110000781X100011111111891X1001111110119101X101010001101無效輸出111X101110011001121X110010100011131X110111001011141X111110001111151X111110000000表2、74LS48功能表3.1.3、74LS19

11、274LS192是同步十進制可逆計數(shù)器，它具有雙時鐘輸入，并具有清除和置數(shù)等功能，其引腳排列及邏輯符號如下所示：圖中：亙?yōu)橹脭?shù)端，U盡為加計數(shù)端，U&為減計數(shù)端，鞏毎為非同步進位輸出端，兀為非同步借位輸出端，PO、P1、P2、P3為計數(shù)器輸入端，倔為清除端，QO、QI、Q2、Q3為數(shù)據(jù)輸出端。其功能表如下:15poQ0PlQ1氏Q2卩呂Q3CPUTCuCPliICdPLMR110954n門14-3X71275(b)CPUCPDLDCR操作XXX1清零XX00置數(shù)t110加計數(shù)1t10減計數(shù)1110保持3.1.4、數(shù)碼管數(shù)碼管也稱LED數(shù)碼管，晶美、光電、不同行業(yè)人士對數(shù)碼管的稱呼不一樣,其實都

12、是同樣的產(chǎn)品。數(shù)碼管按段數(shù)可分為七段數(shù)碼管和八段數(shù)碼管，八段數(shù)碼管比七段數(shù)碼管多一個發(fā)光二極管單元，也就是多一個小數(shù)點(DP)這個小數(shù)點可以更精確的表示數(shù)碼管想要顯示的內(nèi)容；按能顯示多少個(8)可分為1位、2位、3位、4位、5位、6位、7位等數(shù)碼管。按發(fā)光二極管單元連接方式可分為共陽極數(shù)碼管和共陰極數(shù)碼管。共陽數(shù)碼管是指將所有發(fā)光二極管的陽極接到一起形成公共陽極(COM)的數(shù)碼管，共陽數(shù)碼管在應(yīng)用時應(yīng)將公共極COM接到+5V,當某一字段發(fā)光二極管的陰極為低電平時，相應(yīng)字段就點亮，當某一字段的陰極為高電平時，相應(yīng)字段就不亮。共陰數(shù)碼管是指將所有發(fā)光二極管的陰極接到一起形成公共陰極(COM)的數(shù)碼

13、管，共陰數(shù)碼管在應(yīng)用時應(yīng)將公共極COM接到地線GND上，當某一字段發(fā)光二極管的陽極為高電平時，相應(yīng)字段就點亮，當某一字段的陽極為低電平時，相應(yīng)字段就不亮。LED數(shù)碼管引腳定義3.2、各單元電路321、秒脈沖發(fā)生電路秒脈沖的產(chǎn)生由555定時器所組成的多諧振蕩電路完成。電路圖如下圖所示。當開關(guān)斷開時，兩電阻阻值設(shè)置為20K與62K，使得555定時器產(chǎn)生周期為1s的脈沖；當開關(guān)閉合時，電路不能輸出信號，于是沒有脈沖輸入74LS192中，故74LS192在保持狀態(tài)，即實現(xiàn)暫停功能。on-V-R22Olc0:vc7=1DIP1YS.IRI-CCMR1SZkOWQjiF-IOuFLM5：N322、倒計時電

14、路24秒倒計時電路。這部分電路的主體部分在時鐘脈沖的輸入情況下工作，下面進行具體分析。計數(shù)器的倒計時功能。用兩片74LS192分別做個位（低位）和十位（高位）的倒計時計數(shù)器，將低位的借位輸出信號用作高位的時鐘脈沖，同時將外界時鐘脈沖信號輸入到個位（低位）的down端，實現(xiàn)電路的倒計時功能。將兩片芯片的置數(shù)輸入端分別置為“2”與“4”，當控制電路給予兩芯片置數(shù)端低電平（有效電平）時，能使其置為“24”。同時將清零端接地。下圖為倒計時電路的具體電路iI3.2.3、控制電路停止：我采用十位（高位）的借位輸出端作為停止電路的信號，當數(shù)碼管顯示為“00”，即十位（高位）輸出均為低電平時，此時其借位輸出由

15、高電平變?yōu)榈碗娖剑瑢⑵渑c秒脈沖信號發(fā)生電路的輸出端通過一個與邏輯，再通到個位（低位）的down端，此方法截斷了秒脈沖信號，實現(xiàn)了停在“00”的功能。另外，當計數(shù)器正常計數(shù)時，十位（高位）借位輸出端始終保持高電平，當其與秒脈沖信號發(fā)生電路的輸出端通過一個與邏輯，再通到個位（低位）的down端，并不影響秒脈沖的輸入。置數(shù)：利用一個開關(guān)，及一個與非門，與非門一端接高電平，另一端通過一個1k電阻再接高電平，同時接開關(guān)一段，開關(guān)另一端接地。與非門輸出端與兩塊74LS192的置數(shù)端LOAD相連。如圖當開關(guān)J2斷開時，置數(shù)端為“1”，置數(shù)端無效，能正常計數(shù)，當開關(guān)J2閉合時，置數(shù)端為“0”，置數(shù)端有效，能置

16、為“24”。r.R30Wv1kQ.S.L*茲口ASJSJ=1-U10A74180013.2.4、報警電路當電路顯示為“00”時，利用十位（高位）的借位輸出端為“0”實現(xiàn)發(fā)光二極管及蜂鳴器的工作，同時，由于蜂鳴器的導(dǎo)通電壓有些大，不能與發(fā)光二極管并聯(lián)，因此通過一個與非門與其相連。如圖電子技術(shù)課程設(shè)計 *“u:aJ!_!_!_!_L474LI-UH；=-=-UE74-LB4S=MU15AJUKI1BiiU74LE19Nro-TtLBMM74LEJWNL珥LKONLEM由555定時器輸出秒脈沖與十位（高位）的借位輸出端經(jīng)過一個與邏輯輸入到計數(shù)器U3的down端，作為減計數(shù)脈沖。當計數(shù)器計數(shù)計到0時，

17、U3的（13）腳輸出借位脈沖使十位計數(shù)器U2開始計數(shù)。當計數(shù)器計數(shù)到“00”時，U2的（13）腳輸出借位脈沖輸出一個低電平，與555定時器輸出秒脈沖通過一個與門，從而截斷秒脈沖，使其停在“00”同時，報警電路工作，發(fā)光二極管亮，蜂鳴器響。當J2斷開時，U2、U3置數(shù)端有效，實現(xiàn)復(fù)位功能，再將J2閉合時，U2、U3置數(shù)端無效，開始正常計數(shù)。在計數(shù)過程中，J1閉合時，使555定時器放電端接地，其輸出端無脈沖輸入，從而實現(xiàn)暫停功能，當J1斷開時，又開始正常計數(shù)。此外，可連上一個電源總開關(guān)，實現(xiàn)電源通斷。三、仿真過程與仿真結(jié)果利用Mustisim電路仿真軟件，連好電路，進行仿真。仿真結(jié)果符合實驗要求。

18、I9：SU四、安裝與調(diào)試1、電路的安裝按照萬能板的規(guī)格，設(shè)定好各集成芯片的排放位置、測試各芯片是否與面板接觸良好。用異步可逆雙時鐘BCD計數(shù)器74LS192及相關(guān)門實現(xiàn)定時倒計時電路。當檢測出問題后分析其原因，是元器件本身原因還是接線錯誤，更換元件或重新正確接線，保證電路的正確運行。2、電路的調(diào)試我在連接電路時，采用部分單元電路檢測的方法，在逐步連接，先檢測秒脈沖信號發(fā)生電路是否能正常輸出1s脈沖，再連接檢測倒計時電路是否正常計數(shù)，最后連上控制電路與報警電路。在連上報警電路時，由于仿真結(jié)果與實際上會有一些出入，從而導(dǎo)致不能實現(xiàn)電路正常工作。即當蜂鳴器與發(fā)光二極管和電阻并聯(lián)時，電路不能停止在“00”時刻，而在仿真中卻是可行的。在實際中拿掉蜂鳴器后卻是可行的，于是估計是由于蜂鳴器工作后，使其兩端電壓十分接近，以至于不能區(qū)分高低電平，于是，我在蜂鳴器支路上也串聯(lián)一個330歐姆的電阻，此時，電路能停在“00”時刻，可蜂鳴器不工作，估計是加上電阻后達不到蜂鳴器的工作電壓。最后，我另加一個與非門將蜂鳴器獨立出來，此時電路能實現(xiàn)功能。五、結(jié)論與心得課程設(shè)計是一個很好的學(xué)習(xí)平臺，在本次電子技術(shù)課程設(shè)