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《30秒定时电路》课程设计报告书


《数字电路》课程设计报告

设计课程题目:30 秒定时器

专 班 学 姓

业: 电气自动化 级:09 电气自动化 号: 0903271022 名: 任 路 伟 芳

指导老师: 设计时间:

20110615

一、设计目的
掌握译码器、锁存器、定时器等的逻辑功能和工作原理,设计可预置时间的 定时电路;分析与设计时序控制电路。画出 30 秒定时器的所有组成电路和整机 逻辑电路图, 掌握定时器的工作原理及其设计方法,并对各电路和原件的应用有 所了解。

二、设计任务
1、30 秒计时功能,两位数字显示,计时间隔为 1 秒。 2、进行 30 秒减计时结束后,发光二极管点亮,显示器显示 00。 3、设置外部开关,可使定时器直接清零,启动计时、暂停/连续计时。

三、整体框图
30 秒定时器的原理框图如图:

图 1:30 秒定时原理框图 30 秒定时器主要由秒脉冲发生器、控制电路、计数器、译码显示器电路四 部分组成。 计数器完成 30 秒减计时功能,而控制电路是直接控制计数器的清零、 启动计数、暂停/连续计数、译码显示等功能。操作直接清零开关时能够使

计数器清零并且使数码显示器显示 00,当启动开关闭合时,控制电 路应封锁时钟信号 CP(脉冲信号),同时计数器完成计数功能,译码显示电路显
示 30 秒;当启动开关断开时,计数器开始计数:当暂停/连续开关闭合时,控制 电路封锁时钟信号 CP,计数器处于封锁状态,计数器停止计数;当暂停/连续断 开时,计数器连续累计计数。

1

四、各部分电路设计
1、秒脉冲电路

图 2:秒脉冲电路 秒脉冲产生电路采用 555 定时器来实现。 定时器是一种多用途集成电路, 555 应用相当广泛, 通常只需外接几个阻容元件就可以很方便的构成施密特触发器和 多谐振荡器。 利用 555 定时器构成多谐振荡器的方法是把它的阀值输入端 TH 和 触发输入端 TR 相连并对地接电容 C,对电源 VDD 接电阻 R1 和 R2,然后再将 R1 和 R2 接 DIS 端就可以了。由 555 定时器构成的秒脉冲产生电路如图 2 所示。 多谐振荡器的振荡周期为: T=0.7(R1+2R2)C =0.7(15+2*68)×103×10×10-6 =1057ms ≈1s

2、减计数器电路
减计数电路如图 3,计数器 74HC192 是具有异步清零、异步预置功能的双 时钟十进制同步加/减计数器,当 S3 接+5V 时,CR 为高电平,计数器清零;当 S3 接地时,CR 为低电平、LD 为低电平,D0~D3 端输入的数据 d0~d3 被置入计数
2

器,Q3Q2Q1Q0=d3d2d1d0。当 CR 为低电平、LD 为高电平时,如果 CPD 为高电平, 由 CPU 端输入计数脉冲,进行加计数;如果 CPU 为高电平,由 CPD 端输入计数脉 冲,则进行减计数;如果 CPD 和 CPU 端都为高电平,计数器保持状态不变。 用两片 74HC192 实现 30 秒定时器的计数,如下图。当 S3 接地(即 CR=0) , 同时启动开关 S1 合上时,两片 CC74HC192 的 LD=0,计数器置 30 秒。当 S1 断 开时,LD=1,计数器工作, CPD 端输入秒脉冲时,进行减计数。当计数器减计 数到 00 时,BO1 和 BO2 同时输出低电平 0。

图 3:30 进制减计数器

3、译码和数码显示电路
译码器将各级十进制计数器的计数进行二—十进制译码, 并驱动数码管用十 进制符号显示出来。

图 4:译码和数码显示电路
3

在图中,4511 为 BCD 七段锁存数码驱动器,其输入端 A、B、C、D 分别接 计数器的输出端 Q0、Q1、Q2、Q3;输出端 a~g 分别接数码显示器的七段 a~g。 数码显示器选用七段共阴极半导体显示器, 显示器的接地线与地线之间串人一个 限流电阻,以防止电流过大而烧坏数码管。

4、时序控制电路
时序控制电路如图 5, 1 和 BO2 是个位和十位计数器的借位输出端, 2 是暂 BO S 停/连续开关,开关 S2 打向“继续”时,G2 输出高电平,控制门 G3 打开,秒脉冲 信号可以通过控制门 G3 使计数器进行减数计数;开关 S2 打向“暂停”时,G2 输 出低电平,G3 门关闭,秒脉冲信号被封锁,计数器处于锁存状态。计数器进行 30 秒倒计时后,十位计数器和个位计数器同时借位,BO1 和 BO2 均为低电平,控 制门输出低电平,二极管发光,同时 G3 门关闭,计数器不再进行计数,并显示 00.

图 5:时序控制电路

四、整体电路图工作原理(附录Ⅰ)
当开关 S3 打到 2 处,计数器 CC74HC192(1)和 CC74HC192(2)清零; 当 S3 打到 1 处,计数器处于工作状态。当 S1 按下时,计数器置 30 秒。这时如 将开关 S2 打到 “继续” 处, 2 输出高电平,计数器进行减计数。如将 S2 打到 G “暂 停”处,G2 输出低电平,减计数器停止计数,显示的数字不变。如再将 S2 打到

4

“继续”处,则计数器继续进行减计数。当计数器减计数到 00 时,BO1 和 BO2 同时输出低电平,控制门输出低电平,发光二极管发亮,同时 G3 被封锁,停止 减计数。

五、元件清单
表 5-1

元件名称

型 号
560Ω 12kΩ

数 量
1 2 1 1 1 1 1 1 2 2 2 1 3 1





15kΩ 10 kΩ 68 kΩ





0.01uF 10uF

定时器 显示器 计数器 译码器 发光二极管 开关 时序控制电路

555 SM4205 CC74HC192 CC4511

5

七、结论与心得
通过为期两周的课程设计, 我深刻体会到了自己知识的匮乏,自己原来所学 的东西只是一个表面性的,理论性的,而且是理想化的。根本不知道在现实中还 存在有很多问题。设计一个很简单的电路,所要考虑的问题,要比考试的时候考 虑的多的多。所以,一开始,我遇到了很多麻烦。通过老师和同学们的帮助,我 渐渐的有了眉目。这样,在很大程度上提高了我考虑问题的全面性。 设计电路, 还要考虑到它的前因后果。 什么功能需要什么电路来实现。 另外, 还要考虑它的可行性,实用性等等。这样,也提高了我的分析问题的能力。 原来,我们学习的电路只是一个理论知识,通过这次实习。使我的理论知识 上升到了一个实践的过程。同时在实践中也加深了我们对理论知识的理解。 总之,通过这次实习,不仅使我对所学过的知识有了一个新的认识。而且提 高了我考虑问题, 分析问题的全面性以及动手操作能力。使我的综合能力有了一 个很大的提高。 最后,在这里,我非常感谢各位老师的耐心辅导以及同学们的热心帮助。

八、 参考文献
1、电子技术基础数字部分第五版. 康华光主编:高等教育出版社,2006 2、实用电路分析. 刘春晖主编.北京电子报.1995 3、电子系统设计与实践.周群,杨刚主编.电子工业出版社.2004 5、电子技术课程设计.杨志忠主编.机械工艺出版社.2008 6、电路第五版.邱关源主编.2006

6

附录Ⅰ

整体电路图

a b c d e f g

a b c d e f g

7× 720Ω

7× 720Ω

a b c d e f g LE D CC4511 C B A

BI LT

+5V BI LT

a b c d e f g CC4511 D C B LE A

B O2 C O1 +5V 10kΩ

Q3

Q2

Q1

Q0

CPD CPU +5V

B O1 C O1

Q3

Q2

Q1

Q0

CPD CPU +5V

1Hz

CC74HC192(2) CR LD D3 D2 D1 D 0

CC74HC192(1) CR LD D3 D2 D1 D 0

至计数器个
S1 S3

位 C PD端 2 +5V +5V

1

& &

G4

来自计数器 十 位 B O2端

560Ω

1 & 1
+5V G1

G3 1Hz G2

来自计数器 个 位 B O1 端

+5V 12kΩ

&
12kΩ 暂停

&

S2 继 续 +5V

15kΩ

VDD DIS TH TR + GND 555

RD OUT

68kΩ

uo( 1 H z ) CO 0.01μ F

10μ F


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