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1、目录一、计时器概述O1、计时器B特点及应用O2、设计任务及规定O二、电路设计原理及单元模块11、设计原理12、设计方案23、单元模块33.1、 所用各个芯片功能33.2、 各单元电路83.3、 与调试141、电路的安装142、电路0调试14五、结论与心得15六、参照文献151、总电路图172、元件清单173、实物1824秒倒计时器的设计和制作一、计时器概述1、计时器的特点及应用在许多领域中计时器均得到普遍应用，诸如在体育比赛，定期报警器、游戏中的倒时器，交通信号灯、红绿灯、行人灯、交通纤毫控制机，还可以用来做为多种药丸、药片，胶囊在指定期间提醒用药等等，由此可见计时器在现代社会B应用是相称普遍
2、的。在篮球比赛中，规定了球员0持球时间不能超过24秒，否则就违例了。本课程设计“智能篮球比赛倒计时器的设计”，可用于篮球比赛中，用于对球员持球时间24秒限制。一旦球员的持球时间超过了24秒，它自动的报警从而鉴定此球员的违例。2、设计任务及规定设计一种24秒倒计时器，详细功能规定如下：1、用小规模集成电路设计24秒倒计时电路；2、用555定期器产生IHZ的原则脉冲信号；3、当计时器显示00,同步报警；4、计时器应具有清零、启动、暂停/继续计时等控制功能。二、电路设计原理及单元模块1、设计原理24秒计时器的总体参照方案框图如图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
3、电路（简称控制电路）等五个模块构成。其中计数器和控制电路是系统的重要模块。计数器完毕24秒计时功能，而控制电路完毕计数器的直接清零、启动计数、暂停/持续计数、译码显示电路的显示与灭灯、定期时间到报警等功能。秒脉冲发生器产生的信号是电路的时钟脉冲和定期原则，但本设计对此信号规定并不太高，故电路可采用555集成电路或由TTL与非门构成的多谐振荡器构成。译码显示电路由74LS48和共阴极七段LED显示屏构成。报警电路在试验中可用发光二极管和鸣蜂器替代。主体电路：24秒倒计时。24秒计数芯片的置数端清零端共用一种开关，比赛开始后，24秒B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
4、计到零。选用“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信号通过一种与门将时钟截断，使计时器在计数到零时停住。2、设计方案图1、电路框图总体电路阐明：倒计时功能重要是运用192计数芯片来实现，同步运用反馈和置数实现进制的转换，以适合分和秒B不同样需要。由于该系统特殊B需要，到计时器到零时，通过停止控制电路使计数器停止计数并发出蜂鸣警报。3.1、 所用各个芯片功能3.1.1、 555定期器555定期器成本低，性能可靠，只需要外接几种电阻、电容，就可以实现多谐振荡器、单稳态触发器及施密特触发器等脉冲产生与变换电路。它也常作为定期器广泛应用于仪器仪表、家用电器、电子测量及自动控
5、制等方面。555定期器的内部电路框图如右图所示。CCRD图2、555定期器内部构造它内部包括两个电压比较器，三个等值串联电阻，一种RS触发器，一种放电管T及功率输出级。它提供两个基准电压VCC/3和2VCC/3555定期器的功能重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Cl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日勺电压不不不大于VCC/3,则比较器C20输出为0,可使RS触发器置1,使输出端OUT=L假如阈值输入端TH日勺电压不不大于2VCC/3,同步TR端的电压不不
6、大于VCC/3,则ClB输出为0,C2时输出为1,可将RS触发器置0,使输出为低电平。表61555定期器的功能表清零端高触发端TH低触发端TR放电管T功能0XX导通直接清零101保持上一状态保持上一状态110截止置1100截止置1111导通清零表1555定期器的功能表3.1.2、74LS487448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，7448除了有实现8段BLC匚LTCBIRBCRBiFDAD N G2 345678Ul6 n VCC15Df14131211109J 9Oc2dJe显示译码器基本功能0输入（DCBA）和输出（YaYg）端外，7448还
7、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（BDRBO）端。功能或数字输入输出显示字形abcdefg灭灯试灯O动态灭灯1011011X021X031X041X051X061X071X081X191X110110 0 0 0 0 0 0灭灯111111180灭灯0 10 11101101211111001310 0 10 110 0114101110111000001110100111111111110111100111110115116007118119101无效输出1111O111001100112113114115111O11
8、O111111O1O11111O11O1OOOO1OO1OOOO11O11111OOO表2、74LS48功能表3.1.3、74LS19274LS192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所示：15POQOPlQlP2Q2P3Q3CPu TCuCPd TCdPLMR31210697540 13 r、 J14-VOC PO MR ICD TCU Pl P2 PlLLILLILiJLiJL2_1山山国Pl QI Oo CFD CPU 8 03 GhO 图中：死为置数端，C昂为加计数端，为减计数端，7。为非同步进位输出端，F为非同步借位输出端，P0
9、、Pl、P2、P3为计数器输入端，MR为清除端，Q0、QI、Q2、Q3为数据输出端。(b)其功能表如下:CPUCPDLDCR操作XXX1清零X00置数110加计数110减计数1110保持3.1.4、 数码管数码管也称LED数码管，晶美、光电、不同样行业人士对数码管0称呼不同样样，其实都是同样的产品。数码管按段数可分为七段数码管和八段数码管，八段数码管比七段数码管多一种发光二极管单元，也就是多一种小数点(DP)这个小数点可以更精确的体现数码管想要显示B内容；按能显示多少个(8)可分为1位、2位、3位、4位、5位、6位、7位等数码管。按发光二极管单元连接方式可分为共阳极数码管和共阴极数码管。共阳数
10、码管是指将所有发光二极管的阳极接到一起形成公共阳极(COM)的数码管，共阳数码管在应用时应将公共极COM接到+5V,当某一字段发光二极管时阴极为低电平时，对应字段就点亮，当某一字段0阴极为高电平时，对应字段就不亮。共阴数码管是指将所有发光二极管0阴极接到一起形成公共阴极(CoM)的数码管，共阴数码管在应用时应将公共极COM接到地线GND上，当某一字段发光二极管的阳极为高电平时，对应字段就点亮，当某一字段的阳极为低电平时，对应字段就不亮。s1.ED数码管引脚定义3.2、 各单元电路3.2.1、 秒脉冲发生电路秒脉冲B产生由555定期器所构成日勺多谐振荡电路完毕。电路图如下图所示。当开关断开时,两
11、电阻阻值设置为20K与62K,使得555定期器产生周期为Is B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R22074LS192在保持状态，即实现暂停功能。3.2.2、 倒计时电路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状况下工作，下面进行详细分析。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）0倒计时计数器，将低位0借位输出信号用作高位0时钟脉冲，同步将外界时钟脉冲信号输入到个位（低位）0down端，实现电路日勺倒计时功能。将两片芯片的置数输入端分别置为“2”与“4”，当控制电路予以两芯片置数端低电平（有效电平）时，能使
12、其置为“24”。同步将清零端接地。下图为倒计时电路的详细电路3.2.3、 控制电路停止：我采用十位（高位）的借位输出端作为停止电路的信号，当数码管显示为“00”，即十位（高位）输出均为低电平时，此时其借位输出由高电平变为低电平，将其与秒脉冲信号发生电路的输出端通过一种与逻辑，再通到个位（低位）Bdown端，此措施截断了秒脉冲信号，实现了停在“00”日勺功能。此外，当计数器正常计数时，十位（高位）借位输出端一直保持高电平，当其与秒脉冲信号发生电路B输出端通过一种与逻辑，再通到个位（低位）0down端，并不影响秒脉冲的输入。置数：运用一种开关，及一种与非门，与非门一端接高电平，另一端通过一种Ik电
13、阻再接高电平，同步接开关一段，开关另一端接地。与非门输出端与两块74LS1920置数端LoAD相连。如图当开关J2断开时，置数端为“1”，置数端无效，能正常计数，当开关J2闭合时，置数端为“0”，置数端有效，能置为“24”。3.2.4、 报警电路当电路显示为“00”时，运用十位（高位）的借位输出端为“0”实现发光二极管及蜂鸣器0工作，同步，由于蜂鸣器B导通电压有些大，不能与发光二极管并联，因此通过一种与非门与其相连。如图由555定期器输出秒脉冲与十位(高位)的借位输出端通过一种与逻辑输入到计数器U3Bdown端，作为减计数脉冲。当计数器计数计到0时，U3W(13)脚输出借位脉冲使十位计数器U2
14、开始计数。当计数器计数到“00”时，U2B(13)脚输出借位脉冲输出一一种低电平，与555定期器输出秒脉冲通过一种与门，从而截断秒脉冲，使其停在“00”，同步，报警电路工作，发光二极管亮，蜂鸣器响。当J2断开时，U2、U3置数端有效，实现复位功能，再将J2闭合时，U2、U3置数端无效，开始正常计数。在计数过程中，Jl闭合时，使555定期器放电端接地，其输出端无脉冲输入，从而实现暂停功能，当Jl断开时，又开始正常计数。此外，可连上一种电源总开关，实现电源通断。三、仿真过程与仿真成果运用Mustisim电路仿真软件，连好电路，进行仿真。仿真成果符合试验规定。四、安装与调试1、电路的安装按照万能板的
15、规格，设定好各集成芯片的排放位置、测试各芯片与否与面板接触良好。用异步可逆双时钟BCD计数器74LS192及有关门实现定期倒计时电路。当检测出问题后分析其原因，是元器件自身原因还是接线错误，更换元件或重新对的接线，保证电路的对时运行。2、电路的调试我在连接电路时，采用部分单元电路检测的措施，在逐渐连接，先检测秒脉冲信号发生电路与否能正常输出Is脉冲，再连接检测倒计时电路与否正常计数，最终连上控制电路与报警电路。在连上报警电路时，由于仿真成果与实际上会有某些出入，从而导致不能实现电路正常工作。即当蜂鸣器与发光二极管和电阻并联时，电路不能停止在“00”时刻，而在仿真中却是可行的。在实际中拿掉蜂鸣器
16、后却是可行0,于是估计是由于蜂鸣器工作后，使其两端电压十分靠近，以至于不能辨别高下电平，于是，我在蜂鸣器支路上也串联一种330欧姆的电阻,此时，电路能停在“00”时刻，可蜂鸣器不工作，估计是加上电阻后达不到蜂鸣器的工作电压。最终，我另加一种与非门将蜂鸣器独立出来，此时电路能实现功能。五、结论与心得课程设计是一种很好的学习平台，在本次电子技术课程设计中，可以运用所学的知识设计一种实际有用的电子实物，十分具故意义，可以做到学以致用，将理论与实践结合起来，很好0提高了自我能力。在整个过程中，基本掌握了电路仿真软件MultisimB使用，可以在该软件上设计某些常用B电路。2、学会了查阅芯片手册，掌握某
17、些常用芯片的功能，3、对排版、焊接技术有了新的见解，我的排版、焊接技术有了新的提高。4、提高了自己的动手能力与实践。5、在设计过程中，有效的运用所学知识，认真思索以及通过查阅，讨论，请教老师等方式处理了一种个问题，6、在检测电路日勺过程中，学到了不少东西，可以把握住某些常见日勺故障并做修改。7、通过同学之间的互相交流，讨论，可以学到诸多。六、参照文献1康华光.电子技术基础数字部分.北京：高等教育出版社，20232阎石.数字电子技术基础.北京：高等教育出版社，20233程勇.实例讲解MUItiSimlO电路仿真.北京：人民邮电出版社,202314陆应华.电子系统设计教程.北京：国防工业出版社，20235李忠波等.电子技术仿真与实践.北京：机械工业出版社，2023七、附件1、总电路图2、元件清单NE5551个电容IOuF1个74LS482个固定电阻33O14个74LS1922个固定电阻Ik14个74LS001个开关3个可调电阻62K1个蜂鸣器1个固定电阻20K1个发光二极管1个电容O.IuF1个LED数码显示管2个万能板一块、芯片底座五个及一段导线3、实物
