60秒倒计时.docx

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60秒倒计时

《数字电子技术基础》

课程设计报告

题目60秒倒计时器的设计

姓名

专业班级

指导教师

日期

一、设计任务与要求…………………………………………2

二、元器件清单及简介………………………………………2

三、设计原理分析及简单设计过程……………………………4

四、设计中的问题及改进……………………………………8

五、总结……………………………………………………9

六、参考文献…………………………………………………9

60秒倒计时器电路的设计

一、设计任务与要求

具体设计任务与要求如下：

（1）设计一个60秒倒计时器，用两位数码管显示；

（2）具有停止和清零功能。

二、元器件清单及简介

1.原器件清单如下表1所示：

器件名称

数量

电阻（62k,20K）

各1个

电阻（400Ω）

1个

电容（100nF,160nF）

各1个

555定时器

1个

芯片74LS00

1个

芯片74LS192

2个

芯片74LS32

1个

发光二极管

8个

限流电阻

8个

稳压电源

1个

面包板

1个

导线

若干

表1实验所需元器件清单

2.元器件简介

2.1关于555定时器的介绍

555定时器的内部电路框图及逻辑符号和管脚排列分别如图1和图2所示。

555定时器内含一个由三个阻值相同的电阻R组成的分压网络，产生

VCC和

VCC两个基准电压；两个电压比较器C1、C2；一个由与非门G1、G2组成的基本RS触发器（低电平触发）；放电三极管T和输出反相缓冲器G3。

其有8个引脚，各引脚功能分别如下：

Vi1（TH）：

高电平触发端，简称高触发端，又称阈值端，标志为TH；

Vi2（

）：

低电平触发端，简称低触发端，标志为

；

VCO：

控制电压端；

VO：

输出端；

Dis：

放电端；

：

复位端

555定时器的控制功能表如下表2所示。

输入

输出

TH

VO

Dis

×

<

VCC

<

VCC

>

VCC

×

<

VCC

>

VCC

×

L

H

H

H

L

H

不变

L

导通

截止

不变

导通

表2555定时器的控制功能表

2.2关于74LS192的介绍

74LS192是十进制计数器，具有“异步清零”和“异步置数”功能，且有进位和借位输出端。

74LS192的引脚图如下所示：

图374LS192的引脚图

◆PL是置数端，CPU为加计数时钟输入端，CPD为减计数时钟输入端

◆TCU同步进位输出端，TCD为同步借位输出端。

◆P0、P1、P2、P2、P3为计数器输入端 

◆MR为清除端

◆Q0、Q1、Q2、Q3为数据输出端

74LS192的功能表如下所示：

表374LS192的功能表

2.3关于74LS32，74LS00的介绍

74LS32和74LS00的引脚图分别如下所示：

图474LS00的引脚图图574LS32的引脚图

这两个芯片的作用为总电路提供两个与门，一个或门，使输出信号“00”跳至“60”，开始循环倒计时，起到预置数的作用。

2.4其他器材的简单说明

发光二极管：

由于实际操作器材的短缺，用其代替四管脚的数码管。

限流电阻：

保护二极管不被烧坏。

三、设计原理分析及简单设计过程

3.1设计思路

 此计时器的设计采用模块化结构，主要由以下3个组成，即译码计时模块、控制模块、信号发生模块。

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，在此结构的基础上，构造主体电路和辅助电路两个部分。

3.2基本原理

60秒计时器中的计数器和控制电路是系统的主要模块。

计数器完成60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。

60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，故电路采用555集成电路组成的多谐振荡器构成。

3.3简单设计过程

3.3.1仿真电路

（1）仿真的电路信号发生模块

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6信号发生模块

（2）仿真电路的控制模块

倒数计数器到零时，需要将电路转换到“60”。

现在选取计数器到零的状态60秒计到“00”，从两个芯片74LS192的置数端各引出线接到与非门，当计数器从“00”状态转换到“99”时，用与非门把该状态转换成低电平（其余时间为高电平）控制

。

使电路转换到“60”。

由于数字99是在很短的时间才能看到，用肉眼是看不到的，于是能实现从“00”到“60”的转换。

图7控制模块

（3）仿真电路的计数译码模块

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“60”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。

低位的借位输出信号用作高位的时钟脉冲。

图8计数译码模块

（4）仿真电路的总体电路

60秒倒计时。

60秒计数芯片的置数端清零端共用一个开关，计数开始后，60秒的置数端无效，60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,又跳到60秒开始倒计时。

将两制开关打到另一端时即为清零，打回来又开始从“60”秒开始倒计时。

单制开关具有暂停和连续的作用。

图960秒倒计时的简单流程

3.3.2实际电路连接

将仿真出的电路图在面包板上进行实物连接，通过观察二极管的亮与灭来验证60秒倒计时的仿真电路是否如实运行。

图10连接好的电路

图11实验现象变化的简单过程

四、设计中的问题及改进

4.1仿真电路中的改进

在仿真过程中，“00”跳到“99”，而不能跳到“60”，且不具有清零的作用。

经过思考，加了两个与非门、一个或门，将“00”置数到“60”。

解决了相应的问题。

图12改进前的电路

图13改进后的电路

4.2实际电路连接中的问题与改进

（1）由于实验室没有四管脚的数码管，所以用八个发光二级管代替，通过观察二极管的亮与灭来验证60秒倒计时。

（2）在电路连接成功后，发现二极管的亮度微弱，于是增大了VCC,芯片74LS00被烧坏。

在老师的指导下，减小限流电阻的值，增大二极管的电流，达到了最初的实验现象。

五、总结

本课程设计基本上达到了预期的要求，能够实现60秒倒计时，并具有暂停和清零功能

在实验过程中，遇到了很多问题。

我们通过上网搜索资料和上图书馆查阅书籍等途径，完成了电路的仿真。

接下来的两天我们在实验室进行电路连接，并最终完成了实验。

通过这次设计，提高了我们的动手能力和专业涵养，同时也增加了我们的知识储备，并使我们认识到了团队的重要性，我们将会在以后的日子里争取更大的创新。

六、参考文献

【1】刘常澍.数字逻辑电路（第1版）【M】.北京：

高等教育出版社，2005

【2】阎石.数字电子技术（第五版）【M】.北京：

高等教育出版社，2006

【3】谢自美.电子线路设计.实验.测试（第三版）【M】.武汉：

华中科技大学出版社，2006

【4】侯建军等.数字电路实验一体化教程【M】.北京：

清华大学出版社，2005

【5】熊发明、陈小毛等.新编数字电路与EDA技术实验实训指导【M】.北京：

国防工业出版社，2008

课程设计成绩评定单

题目：

60秒倒计时器的设计

学生姓名

指导教师

指导教师评语：

指导教师评定

设计成绩等级

指导教师（签章）：

200年月日