电子技术课程设计报告
题 目 24秒倒计时器的设计和制作
专 业 通信工程
班 级
学 号
学生姓名
指导教师
浙江科技学院信息学院
年 月 日
24秒倒计时器的设计和制作
1、计时器的特点及应用
24秒倒计时。24秒计数芯片的置数端清零端共用一个开关,比赛开始后,24秒的置数端无效,24秒的倒数计时器的倒数计时器开始进行倒计时,逐秒倒计到零。选取“00”这个状态,通过组合逻辑电路给出截断信号,让该信号与时钟脉冲在与门中将时钟截断,使计时器在计数到零时停住。
2、设计任务及要求
1、用小规模集成电路设计24秒倒计时电路;
2、用555定时器产生1Hz的标准脉冲信号;
3、当计时器显示00,同时报警;
4、计时器应具有清零、启动、暂停/继续计时等控制功能。
1、设计原理
24秒计时器的总体参考方案框图如图1所示。它包括秒脉冲发生器、计数器、译码显示电路、报警电路和辅助时序控制电路(简称控制电路)等五个模块组成。
图1—方案框图
其中计数器和控制电路是系统的主要模块。计数器完成24秒计时功能,而控制电路完成计数器的直接清零、启动计数、暂停/连续计数、译码显示电路的显示与灭灯、定时时间到报警等功能。
秒脉冲发生器产生的信号是电路的时钟脉冲和定时标准,但本设计对此信号要求并不太高,故电路可采用555集成电路或由TTL与非门组成的多谐振荡器构成。
译码显示电路由74LS48和共阴极七段LED显示器组成。报警电路在实验中可用发光二极管和鸣蜂器代替。
2、设计方案
此计时器的设计采用模块化结构,主要由以下3个组成,即计时模块、控制模块、以及译码显示模块。在设计此计时器时,采用模块化的设计思想,使设计起来更加简单、方便、快捷。此电路是一时钟产生,触发,倒计时计数,译码显示、报警为主要功能,在此结构的基础上,构造主体电路和辅助电路两个部分。
3.1各个元器件功能
3.1.1、555定时器
它内部包括两个电压比较器,三个等值串联电阻,一个 RS 触发器,一个放电管 T 及功率输出级。它提供两个基准电压VCC /3 和 2VCC /3。
555 定时器的功能主要由两个比较器决定。两个比较器的输出电压控制RS 触发器和放电管的状态。在电源与地之间加上电压,当 5 脚悬空时,则电压比较器 C1 的反相输入端的电压为 2VCC /3,C2 的同相输入端的电压为VCC /3。若触发输入端 TR 的电压小于VCC /3,则比较器 C2 的输出为 0,可使 RS 触发器置 1,使输出端 OUT=1。如果阈值输入端 TH 的电压大于 2VCC/3,同时 TR 端的电压大于VCC /3,则 C1 的输出为 0,C2 的输出为 1,可将 RS 触发器置 0,使输出为低电平。表3-1-1 555定时器的功能表
清零端 | 高触发端TH | 低触发端TR | Q | 放电管T | 功能 |
0 | × | × | 0 | 导通 | 直接清零 |
1 | 0 | 1 | x | 保持上一状态 | 保持上一状态 |
1 | 1 | 0 | 1 | 截止 | 置1 |
1 | 0 | 0 | 1 | 截止 | 置1 |
1 | 1 | 1 | 0 | 导通 | 清零 |
表3-3-1 555定时器的功能表
3.1.2、74LS48
74ls48是7段显示译码器,输出高电平有效的译码器。工作电压为5V,用于驱动共阴极数码管,74ls48除了有实现8段显示译码器基本功能的输入(DCBA)和输出(Ya~Yg)端外,74ls48还引入了灯测试输入端(LT)和动态灭零输入端(RBI),以及既有输入功能又有输出功能的消隐输入/动态灭零输出(BI/RBO)端。
图3-1-2 74LS48引脚图
3.1.3 74LS192
74LS192是同步十进制可逆计数器,它具有双时钟输入,并具有清除和置数
等功能,其引脚排列及逻辑符号如下图所示:
图中:为置数端,为加计数端,为减计数端,为非同步进位输出端,为非同步借位输出端,P0、P1、P2、P3为计数器输入端,为清除端,Q0、Q1、Q2、Q3为数据输出端。其功能表如下图3-1-3:
操作 | ||||
× | × | × | 1 | 清零 |
× | × | 0 | 0 | 置数 |
↑ | 1 | 1 | 0 | 加计数 |
1 | ↑ | 1 | 0 | 减计数 |
1 | 1 | 1 | 0 | 保持 |
图表 3-1-3 74LS192功能表
3.2 信号发生部分
秒脉冲的产生由555定时器所组成的多谐振荡电路完成。电路图如下图所示。当开关断开时,555定时器产生周期为1s的脉冲;当开关闭合时,电路不能输出信号,于是没有脉冲输入74LS192中,故74LS192在保持状态,即实
现暂停功能
图3-2 信号发生电路
3.3 倒计时部分
24秒倒计时电路。这部分电路的主体部分在时钟脉冲的输入情况下工作,下面进行具体分析。
计数器的倒计时功能。用两片74LS192分别做个位(低位)和十位(高位)的倒计时计数器,由于本系统只需要从开始时的“24”倒计到“00”然后停止,所以,这里的高位不需要做成六十进制的计数器。
因为预置的数不是“00”,所以我选用置数端LOAD来进行预置数。时钟脉冲分别通过两个与门才再输进个位(低位)的down端,当停止控制电路送来停止信号时,截断时钟脉冲,从而实现电路的停止功能。 低位的借位输出信号用作高位的时钟脉冲。
图3-3 24秒倒计时电路
两片计数器具体接法。Vcc、UP接+5V电源,GND接地;时钟脉冲从与门输出后接到低位的down,然后从低位BO’接到高位的down;输入端低位C、高位B接电源,其他引脚和CLR都接地。LOAD接到开关C的活动端,C 的另外两引脚分别接G的活动端和地。而G的另外两个引脚分别接到电源和地。
3.4停止控制装置
倒数计数器到零时,需要将电路转换到“00”并且停住。现在选取计数器到零的状态“00”,从BO借位输出端引出线接到二脚与非门,用两个与非门(既与门),一端接BO,另一端接555的OUT端,与门输出端接DOWN,当计数器到达“00”状态,从BO端输出低电平,经过与门后还是低电平,所以没有脉冲输入DOWN,从而停在“00”,因此能实现从“00” 到“24”的转换。
3.5 警报提示装置
警报提示就是完成任一计时器计时结束时,系统给出连续的提示音。 当电路由“01” 到“00”时,“BO”借位输出端输出低电平,经过与非门输出为高电平,而蜂鸣器负极已经接地,故这时由于两端存在电压差,所以蜂鸣器能报警。
同样的此时LED1的正极已经接了高电平,“BO”借位输出端输出低电平,故这时由于两端存在电压差,所以LED1能正常工作。
图3-5警报提示电路
在使用multism的仿真中,按照原理图排好原件的位置,连接各元件之间的连线,先接好555的方波脉冲发生装置,经示波器检验,LM555脉冲产生器无误。
连接好555后,接着连接24倒计时的主体电路,经检验后24倒计时显示无误,可以进行24到00的倒计时。接着连接控制电路,控制电路中由BO端和LM555的OUT端经过一个与门后输入到DOWN,并且设置好一开始的置数为24,经过连接后,控制电路无误。
最后连接报警电路,LED灯正极接VCC,负极接控制电路的输出端,当有低电位产生时,LED两端产生电位差从而发光,蜂鸣器的原理相同。经最后检验与更正后,全部电路无误。
仿真过程结束。
1、电路的安装
按照万能板的规格,设定好各集成芯片的排放位置、测试各芯片是否与面板接触良好。 用异步可逆双时钟BCD计数器74LS192及相关门实现定时倒计时电路。
2、电路的调试
当检测出问题后分析其原因,是元器件本身原因还是接线错误,更换元件或重新正确接线,保证电路的正确运行。 在初次测试时,数码管只有1个会显示,后经检验和调试后发现事74LS48芯片出现问题,经更换后,数字显示正常。
接着测试电路的24秒倒计时功能,可正常倒计时,但在接上报警电路后,即蜂鸣器后,电路至00后不会停止,继续循环。后在蜂鸣器前接与非门后,电路测试正常,到达00后不会继续循环下去。
此次课程设计中,我们将课本理论知识与实际应用联系起来。按照书本上的知识和老师讲授的方法,首先和同学一起分析研究此次电路设计任务和要求,然后按照分析的结果进行实际连接操作,检测和校正,再进一步完善电路。
经过本次电路实物连接后夜发现实际连接和仿真还是有区别的,在仿真上可以运行的电路,但实际中可能会出错,需要自己判断和更改电路。
通过此次电路设计,我们加深了对课本知识的认识理解,对电路设计方法和实际电路连接也有了一定的初步认识。
《Multism 10 电路仿真及应用》 张新喜主编 机械工业出版社
《电子技术基础 数字部分》 康华光主编 高等教育出版社
《电子技术基础 模拟部分》 康华光主编 高等教育出版社
《Multisim电子电路仿真教程》 朱彩莲主编 西安电子科技大学出版社
《电子技术试验》 浙江科技学院 计算机与电子工程学系
1、总电路图
2、元件清单
NE555 | 1个 | 电容10uF | 1个 |
74LS48 | 2个 | 固定电阻330 | 14个 |
74LS192 | 2个 | 按钮 | 2个 |
74LS00 | 1个 | 开关 | 3个 |
可调电阻62K | 1个 | 蜂鸣器 | 1个 |
固定电阻20K | 1个 | 发光二极管 | 1个 |
电容0.1uF | 1个 | LED数码显示管 | 2个 |
万能板一块、芯片底座7个及一段导线 | |||
3、实物
本文来源:https://www.2haoxitong.net/k/doc/3f76799289eb172ded63b7b7.html
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