倒计时计数器课程设计.docx
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倒计时计数器课程设计
摘要
本电路主要有三个模块构成：
秒脉冲发生器、计数器、译码显示电路，主要采用555作为振荡电路,由74LS192、74LS48和七段共阴LED数码管构成计时电路,具有计时器制启动计数、复位、译码显示电路的显示等功能。
当电路的总开关闭合时，在数码管上显示数字零，按动复位开关，数码管上显示30，每当一个秒脉信号输入到计数器时，数码管上的数字就会自动减1，当计时器递减到零时，电路停止工作。
关键词：
秒脉冲发生器；计数器；30秒倒计时；译码显示电路。
目录
前言
第一章电路设计
1.1电路设计方案
1.1.1原理图
1.1.2工作原理
1.1.3设计总体方框图
第2章倒计时计数器元器件介绍
2.1元器件介绍和清单
2.1.174LS48芯片
2.1.274LS192芯片
2.1.3555振荡电路
第三章PCB板的制作
3.1电路板制作的基本步棸：
3.2PCB电路图
第四章电路板的调试
4.1静态测试与调整
4.2动态测试与调整
4.3整机性能测试与调整
第五章总结
5.1心得体会
附录A元件清单
附录B分工安排
第一章电路设计
1.1电路设计方案
1.1.1原理图
该电路由两片十进制同步加减计数器74LS192、译码器74LS48、7段数码显示管来进行设计。
其中，两块74LS192实现减法计数，通过译码电路74LS48显示到数码管上，其时钟信号由时钟产生电路提供。
组成的电路图如图一所示：
1.1.2工作原理
此次课程设计要完成的是一个倒计时计数器，倒计时计数器的工作过程是：
接通电源后，打开拨动开关，两个数码管都显示零，按动复位开关，数码管显示三十，并且从三十开始倒计时计数直到零为止，在中间任意时刻按动复位开关都会从三十开始倒计时。
该电路利用555芯片构成的多谐振荡电路产生脉冲信号，经过74ls08与门电路作用于74ls192，先给74Ls192值数，经过同步十进制计数器74LS192计数，再经过译码器74LS４８进行译码，数字将会在数码管上显示。
1.1.3设计总体方框图
第二章倒计时计数器元器件介绍
２.１元器件介绍和清单
２.２.１ ７４LS４８芯片
７４LS４８是一个译码芯片，该电路用一个数码管和BCD七段译码驱动器来完成译码并且显示，其管脚图如图一所示。
功能真值表如图二所示。
灯测试输入
：
当
=0时，便可使被驱动数码管的七段同时点亮，以检查该数码管各段能否正常发光。
但平时应置
于高电平。
设置灭灯输入
的目的是为了把不希望显示的零灭灯。
灭灯输入/灭灯输出
具有双功能输入/输出，当
作为输入端时，称为灭灯输入端。
只要加入灭灯控制信号
=0，无论输入端是什么信号，定可将被驱动数码管的各段同时熄灭。
当
作为输出端使用时称为灭灯输出端图一
74LS48BCD七段译码驱动器真值表
十进数
或功能
输入
BI/RBO
输出
LT
RBI
DCBA
a
b
c
d
e
f
g
0
H
H
0000
H
1
1
1
1
1
1
0
1
H
x
0001
H
0
1
1
0
0
0
0
2
H
x
0010
H
1
1
0
1
1
0
1
3
H
x
0011
H
1
1
1
1
0
0
1
4
H
x
0100
H
0
1
1
0
0
1
1
5
H
x
0101
H
1
0
1
1
0
1
1
6
H
x
0110
H
0
0
1
1
1
1
1
7
H
x
0111
H
1
1
1
0
0
0
0
8
H
x
1000
H
1
1
1
1
1
1
1
9
H
x
1001
H
1
1
1
0
0
1
1
10
H
x
1010
H
0
0
0
1
1
0
1
11
H
x
1011
H
0
0
1
1
0
0
1
12
H
x
1100
H
0
1
0
0
0
1
1
13
H
x
1101
H
1
0
0
1
0
1
1
14
H
x
1110
H
0
0
0
1
1
1
1
15
H
x
1111
H
0
0
0
0
0
0
0
BI
x
x
xxxx
L
0
0
0
0
0
0
0
RBI
H
L
0000
L
0
0
0
0
0
0
0
LT
L
x
xxxx
H
1
1
1
1
1
1
1
图二
２.２.２ ７４LS１９２芯片
74LS192是十进制同步加减法计数器，具有双时钟输入，并具有清除和置数等功能，其中的14端口MR是清零端，高电平有效，在MR=0时，立即清零。
在MR=1时，若11端口（置数端）为低电平，即进入置数状态。
只有在置数、清零端都无效时才可能进行计数。
当4号端口为高电平，而5号端口输入脉冲时，进行加计数。
反之，则进行减计数。
该芯片的引脚图如图三所示：
功能真值表如图四所示。
图三 74LS192管脚图
输入
输出
CRLDCPUCPDD3D2D1DO
Q3Q2Q1Q0
1XXXXXXX
00XXdcba
01↑↑XXXX
011↑XXXX
0111XXXX
0000
dcba
加计数
减计数
保持
图四 ７４LS１９２真值功能表
当清除端CR为高电平“1”时，计数器直接清零；CR置低电平则执行其它功能。
当CR为低电平，置数端LD也为低电平时，数据直接从置数端D0、D1、D2、D3置入计数器。
当CR为低电平，LD为高电平时，执行计数功能。
执行加计数时，减计数端CPD接高电平，计数脉冲由CPU输入；在计数脉冲上升沿进行8421码十进制加法计数。
执行减计数时，加计数端CPU接高电平，计数脉冲由减计数端CPD输入.
此实验我们用到计数器由两片74LS192同步十进制可逆计数器构成。
利用减计数RD=0,LD=0,CPD=1,实现计数器按8421码递减进行减计数。
利用借位输出端BO与下一级的CPD连接,实现计数器之间的级联。
利用预置数LD端实现异步置数。
当RD=0,且LD=0时,不管CPU和CPD时钟输入端的状态如何,将使计数器的输出等于并行输入数据,即Q3Q2Q1Q0=D3D2D1D0。
２.２.３ 555振荡电路
集成时基电路又称为集成定时器或555电路，是一种数字、模拟混合型的中规模集成电路，应用十分广泛。
它是一种产生时间延迟和多种脉冲信号的电路，
由于内部电压标准使用了三个5K阻，故取名555电路。
555管脚如图五：
图五
构成多谐振荡器如图六（a）（b）
555电路要求R1与R2均应大于或等于1KΩ，但R1＋R2应小于或等于3.3MΩ。
由NE555构成的多谐振振荡器。
接通电源后，电容C2被充电，Vc上升，当Vc上升到2/3Vcc时，触发器被复位，同时放电BJTT导通，此时V0为低电平，电容C通过R5和T放电，使Vc下降，当下降至1/3Vcc时，触发器又被置位，V0翻转为高电平。
当C放电结束时，T截止，Vcc将通过R5和Rw、R4向电容器充电，当Vc上升到2/3Vcc时，触发器又发生翻转，如此周而复始，在输出端就得到一个周期性的方波，其频率为：
f=1/（t1+t2）f=1.44/（R1+2R2）C
第三章PCB板的制作
３.１电路板制作的基本步棸：
１、用protel软件来画好原理图
2、封装并画好PCB图，布好线
3、将PCB图打印出来，并压制好电路板
4、制作电路板，腐蚀好电路导航的铜，钻孔
5、安装元器件，焊接
3.2PCB电路图
在ｐｒｏｔｅｌ中画出原理图，并且导入
到PCB中，导入并且布好线的电路图如图七所示。
图七 PCB图
第四章电路板的调试
4.1静态测试与调整
4.1.1测试单元电路静态工作总电流
通过测量分块电路表态工作电流，可以及早知道单元电路工作状态，若电流偏大，就说明有短路或漏电。
若电流偏小，则电路供电有可能出现开路，只有及早测量该电流，才能减小元件损坏。
此时的电流只能作参考，单元电路各表态工作点高完成扣，还要再测量一次。
4.1.2集成电路表态工作点的测试
（1）集成电路各引脚静态对地电压的测量。
（2）集成电路静态工作电流的测量。
4.1.3数字电路表态逻辑电平的测量
一般情况下，数字电路只有两种电平，经TTL与非电路为例，0。
8V以下为低电平，1。
8以上为高电平。
电压在0.8—1.8V电路状态是不稳定的，所以该电压范围是不允许的。
4.2动态测试与调整
4.2.1测试电路动态工作电压
测试内容包括集成电路各引脚对地的动态工作电压。
动态电压与静态电压同样是判断电路是否正常工作地重要依据。
4.2.2测量电路重要波形及其幅度和频率
无论是在测试还是在排除故障的过程中，波形的测试与调整都是一个相当重要的技术。
各种整机电路都可能有波形产生或波形处理变换的电路。
为了判断电路各种过程是否正常，是否符合技术要求，常需要观测各被测电路的输入、输出波形，并加以分析。
对不符合技术要求的，则要通过调整电路元器件的参数，使之达到预定的技术要求。
在脉冲电路的波形变换中，这种测试更为重要。
4.3整机性能测试与调整
整机高度是把所有经过静态调试的各个部件组装在一起进行的有关高度，它的主要目的是让电子产品达到原设计的技术指标和要求。
由于较多内容已在分块调试中完成了调试，整机高度只要检测整机技术指标是否达到原高计要求就可，若不能达到则不能达到则再作适当调整。
首先检查电源的连接和所有地的连接，用万用表测试，如是电路中出现有有短路或者不连接时再一步一步检查，直至所有的地都连在一起，当检查完了这一步以后，再加上电源，测试出电路中所有芯片的的电源是否通，我们测出74LS192和74LS48和NE555的电源是5V，然后用示波器测出每个芯片输出的波形和芯片资料所给的形相吻合，当不吻合时，仔细阅读芯片资料，再检查每个管脚内部的工作原理，直到完成这个过程。
第五章总结
在本次的课程设计中通过自己选题，找材料，分析、设计等，也掌握一些软件的操作方法，例如protues,，巩固了PROTEL软件的运用，这为以后的学习做了铺垫。
整个设计实现了从单一的理论学习到解决实际问题的转变。
通过本次的课程设计，我最大的收获就是提高了自身的动手能力，培养了我的寻求解问题的能力和增强了我的其它方面的能力。
在设计中，我充分应用我们所学的知识，例如：
集成电路74LS系列、整定时器555等元件的应用。
这实践使我受益匪浅，在摸索该如何设计电路使其实现所需的过程中，特别有趣，培养了我的设计思维，增强了我的实际操作能力。
在让我体会到设计电路艰辛和同时，更让我体会到成功的喜悦和快乐。
这次设计所用的工具是Protel99SE和protues，在制作过程中，先运用protues软件进行仿真，当符合设计要求时，再在Protel99SE中画图，这样可以提高电路的正确性，由于接触过Protel99SE这个软件，所以画图就比较方便，使画图的质量得到了保证。
在画图时应尽量仔细、认真，这样，能够保证电路的正确性，我在画图的过程中由于不够仔细，所以导致有一条线画错了，在检查PCB板的时候发现并及时改正了，这样保证了图的正确性。
在调试过程中，发现有些芯片不能够正常工作，经检测发现是有一个焊盘在焊接的过程中脱落了，导致电源不能正常给芯片供电，解决了这个问题后，电路能够正常工作。
课程提高我的综合能力和工程设计能力，它使我的理论知识得到了综合应用，培养我综合运用所学理论的能力和解决较复杂的实际问题的能力。
通过这次课程设计，我深深地体会到自己所学的不足，激发了我的自学能力和应对挑战的能力。
为今后学习打下了良好的基础，培养了我们严谨务实，戒骄戒躁的作风。
同时，也使我懂得了理论与实际的联系，使我收获很大。
附录A元件清单
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