課程設(shè)計--倒計時計時器的設(shè)計

1、<p><b>　　倒計時計時器的設(shè)計</b></p><p><b>　　專 業(yè)： </b></p><p>　　班 級： </p><p><b>　　姓 名：</b></p><p><b>　　學(xué) 號：<

2、;/b></p><p><b>　　指導(dǎo)教師：</b></p><p><b>　　2017年12月</b></p><p><b>　　電氣與信息學(xué)院</b></p><p>　　課 程 設(shè) 計 任 務(wù) 書</p><p>　　電氣與信息學(xué)院工

3、學(xué)08—I專業(yè)2016級，學(xué)號：，姓名：</p><p><b>　　一、課程設(shè)計課題：</b></p><p><b>　　倒計時計時器的設(shè)計</b></p><p>　　二、課程設(shè)計工作日自2017年12月11日至2017年12月22日</p><p>　　三、課程設(shè)計進行地點：信息館</

4、p><p>　　課程設(shè)計任務(wù)要求： (詳細內(nèi)容見課程設(shè)計文檔)</p><p><b>　　課題來源:</b></p><p><b>　　指導(dǎo)教師命題</b></p><p><b>　　目的意義:</b></p><p>　　在學(xué)習(xí)了數(shù)字電路，模擬電路等

5、知識后，設(shè)計一個倒計時系統(tǒng)，來鞏固其所學(xué)到的相關(guān)知識，并鍛煉實踐能力。</p><p><b>　　基本要求:</b></p><p>　?。?）倒計時器具有可設(shè)置99S內(nèi)任意數(shù)字開始倒數(shù)的功能；</p><p>　　（2）設(shè)計各單元電路，給出具體設(shè)計思路、電路器件；</p><p><b>　?。?）總電路設(shè)

6、計；</b></p><p>　　（4）在邏輯實驗箱上安裝調(diào)試電路；</p><p><b>　　課程設(shè)計評審表</b></p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　1、設(shè)計任務(wù)要求1</p><p><b>　　2、方案比較1&l

7、t;/b></p><p>　　3、單元電路設(shè)計1</p><p><b>　　4、元件選擇4</b></p><p><b>　　5、整體電路4</b></p><p>　　6、電路工作原理5</p><p>　　7、困難問題及解決措施5</p>

8、<p><b>　　8、總結(jié)與體會5</b></p><p><b>　　9、致謝5</b></p><p><b>　　10、參考文獻5</b></p><p><b>　　1、設(shè)計任務(wù)要求</b></p><p><b>

9、　　1.1.設(shè)計內(nèi)容</b></p><p>　　設(shè)計一個實現(xiàn)隨意可調(diào)時間和暫?；謴?fù)功能的99秒倒計時器，要求如下： </p><p>　　1）倒計時器具有可設(shè)置99S內(nèi)任意數(shù)字開始倒數(shù)的功能。</p><p>　　2）倒計時器具有按鍵開始倒計時功能。</p><p>　　3）倒計時器具有任意時間暫停和開始的功能。</p&g

10、t;<p><b>　　1.2.設(shè)計要求</b></p><p><b>　　1）設(shè)計思路清晰；</b></p><p>　　2）設(shè)計各單元電路；</p><p><b>　　3）總電路設(shè)計；</b></p><p>　　4）在邏輯實驗箱上安裝調(diào)試電路；</

11、p><p><b>　　5）寫出設(shè)計報告；</b></p><p><b>　　2、方案比較</b></p><p>　　方案一是直接使用開關(guān)輸入計數(shù)器高低電平，表示二進制數(shù)，開關(guān)有機械抖動。</p><p>　　方案二則利用撥碼開關(guān)，74LS48N譯碼器，555定時器，以74LS191N加減計數(shù)器作為

12、減法計數(shù)器芯片，并且采用74LS191N異步置數(shù)。</p><p>　　本著經(jīng)濟，方便、安全、可靠的原則選擇方案二。</p><p><b>　　3、單元電路設(shè)計</b></p><p><b>　　3.1基本原理</b></p><p>　　99秒倒計包括倒計時計數(shù)器選用TTL集成電路，主要由秒定

13、時振蕩發(fā)生器、減法計數(shù)器、譯碼器、控制電路、閃爍報警電路等組成，在電路工作過程中，電路能夠通過控制器實現(xiàn)開始計數(shù)、清零/復(fù)位、暫停/繼續(xù)計數(shù)等功能，在倒計時結(jié)束保持00狀態(tài)并不斷閃爍提示報警，</p><p>　　3.2實現(xiàn)數(shù)碼管顯示</p><p>　　選取共陰極七段紅色數(shù)碼管作為顯示器，譯碼器選擇74LS48N，將譯碼器的LT、RBI端直接接高電平，BI/RBO也接高電平，將七段數(shù)碼管

14、的七個引腳分別接100Ω電阻后于譯碼器輸出端相連，在譯碼器輸入端輸入電平實現(xiàn)了數(shù)碼管顯示功能。</p><p>　　2.3 555定時振蕩實現(xiàn)秒振蕩發(fā)生功能</p><p>　　如圖1所示，用555定時器、電容電阻組成多諧振蕩發(fā)生器，C1選擇1uF，圖中C1為100nF為仿真實驗用數(shù)據(jù)，C2選擇10nF，電阻均為5.1kΩ，由周期計算公式：T≈0.7（R1+2R2）C1 ≈ 1s。<

15、/p><p><b>　　圖1 電路圖</b></p><p>　　3.2.設(shè)計實現(xiàn)減法計數(shù)功能</p><p>　　選用74LS191N加減計數(shù)器作為減法計數(shù)器芯片，U/D加減控制端接高電平將74LS191N設(shè)置為減法計數(shù)狀態(tài)，將74LS191N輸出端與74LS48N譯碼器的輸入端相接，脈沖接555定時振蕩電路產(chǎn)生的諧振脈沖，實現(xiàn)減法計數(shù)功能。&

16、lt;/p><p>　　3.3設(shè)計實現(xiàn)反饋電路實現(xiàn)99秒計數(shù)功能</p><p>　　如圖2，采用74LS191N異步置數(shù)，高位反饋輸出OA、OB通過兩個2輸入與非門兩次與非反饋給D觸發(fā)器RESET端，為實現(xiàn)控制功能準(zhǔn)備，最終反饋給預(yù)制LD端（電路圖中為LOAD端）；低位反饋輸出OB、OD同高位方法實現(xiàn)。高位預(yù)置數(shù)端DCBA預(yù)置0100，低位預(yù)置數(shù)端DCBA預(yù)置1001，實現(xiàn)99秒計數(shù)。<

17、;/p><p><b>　　圖2 電路圖</b></p><p>　　3.4設(shè)計實現(xiàn)控制電路實現(xiàn)清零/復(fù)位和暫停/繼續(xù)計數(shù)控制電路</p><p>　　3.4.1清零/復(fù)位電路</p><p>　　高、低位74LS191N的反饋信號分別通過兩個2輸入與非門兩次與非輸入D觸發(fā)器的RESET端，同時D端與清零/復(fù)位控制電路相連，

18、D觸發(fā)器輸出Q再反饋會LOAD端（即LD端），兩個D觸發(fā)器的D端均與開關(guān)J4所在清零/復(fù)位控制電路電阻、二極管右端，開關(guān)左端相接，高位74LS191N的高電平預(yù)置數(shù)與低位74LS191N的高電平預(yù)置數(shù)端與D輸入接線位置相同，使得開關(guān)閉合前高低位74LS191N的高電平預(yù)置數(shù)及D為高電平，閉合后高低位74LS191N的高電平預(yù)置數(shù)及D為低電平，從而控制LD預(yù)置端實現(xiàn)清零和復(fù)位功能。</p><p>　　3.4.2暫

19、停/繼續(xù)計數(shù)電路</p><p>　　單刀單擲開關(guān)J1所在電路為暫停/繼續(xù)計數(shù)功能電路。開關(guān)J1閉合前，J1所在電路反饋低電平，當(dāng)J1閉合后，J1所在電路反饋高電平，反饋信號經(jīng)兩個或非門兩次或非輸入D觸發(fā)器輸入D端，D觸發(fā)器輸出Q接低位74LS191N的CTEN端（及EN使能端），上面的JK觸發(fā)器的輸出端與第一個或非門的另一輸入端相連。電路工作時，當(dāng)J1斷開，正常工作，當(dāng)J1閉合時，使能端CTEN變?yōu)楦唠娖?，低?/p>

20、74LS191N輸出保持，使電路進入暫停狀態(tài)，斷開J1則繼續(xù)計數(shù)。</p><p>　　3.5設(shè)計實現(xiàn)閃爍報警電路</p><p>　　根據(jù)譯碼器控制端BI/RBO功能如表1所示</p><p><b>　　表1 功能表</b></p><p>　　如表1，當(dāng)BI/RBO為0時，不論LT，RBI及A3A2A1A0為何值，

21、輸出為0且數(shù)碼管為滅燈狀態(tài)。當(dāng)BI/RBO為1時，正常輸出輸入數(shù)據(jù)。</p><p>　　對于JK觸發(fā)器，J端接高電平，K端與低位74LS191N的使能端EN（電路圖中CTEN端）相接，則K端在計數(shù)使能時為低電平，暫?；蛴嫈?shù)到00時為高電平，由JK觸發(fā)器功能表2如下：</p><p>　　表2 JK觸發(fā)器功能表</p><p>　　由表2可知當(dāng)J=1，K=0時，BI

22、/RBO置1，數(shù)碼管正常工作；當(dāng)J=1，K=1時，BI/RBO翻轉(zhuǎn)，使數(shù)碼管時亮?xí)r滅閃爍。</p><p>　　報警電路圖如圖3所示</p><p><b>　　圖3 報警電路圖</b></p><p><b>　　4、元件選擇</b></p><p><b>　　元件選擇如表3所示<

23、;/b></p><p><b>　　表3 元件選擇表</b></p><p><b>　　5、整體電路設(shè)計</b></p><p>　　整體電路圖如下圖4所示</p><p><b>　　圖4 整體電路圖</b></p><p><b>

24、;　　6、電路工作原理</b></p><p>　　實現(xiàn)從99到00的99秒倒計時計數(shù)功能，時間間隔為1s，具有啟動，清零/復(fù)位與暫停/繼續(xù)計數(shù)功能；同時當(dāng)清零與暫停時，清零/復(fù)位或暫停/繼續(xù)計數(shù)功能電路中的發(fā)光二極管點亮，作為功能標(biāo)識；暫停時，數(shù)碼管顯示閃爍提醒，倒計時到00時計數(shù)保持00，并且閃爍報警，提示計數(shù)結(jié)束。</p><p>　　J1為單刀單擲開關(guān)，是暫停/繼續(xù)計數(shù)

25、功能控制開關(guān)，閉合J1,開關(guān)，計數(shù)暫停，斷開J1開關(guān)，計數(shù)繼續(xù)；J3為自動復(fù)位開關(guān)，時計數(shù)啟動開關(guān)，當(dāng)清零/復(fù)位開關(guān)斷開復(fù)位后，按下J3啟動計數(shù)；J4為單刀單擲開關(guān)，是清零/復(fù)位功能控制開關(guān)，閉合J3開關(guān)，數(shù)碼管清零保持，再斷開J3開關(guān)，復(fù)位30，等待啟動開關(guān)J3啟動</p><p>　　7、困難問題及解決措施</p><p>　　使用74LS191N加/減計數(shù)器的時候?qū)ζ浞答伜彤惒街脭?shù)功

26、能不是很清楚，</p><p>　　在查閱書本和實踐多次的基礎(chǔ)上終于解決異步置數(shù)問題。另一個問題是倒計時計數(shù)到00時的保持與閃爍問題，這是檢查線路都沒有接錯或時接漏，因為線路沒有接緊而導(dǎo)致接觸不良的問題。</p><p><b>　　8、總結(jié)與體會</b></p><p>　　列夫·托爾斯泰說：“如果學(xué)生在學(xué)校學(xué)習(xí)是使自己什么也不會創(chuàng)

27、造，那他的一生將永遠是模仿與抄襲。此次課程設(shè)計就讓我深刻的感受到了這點所以我得感謝學(xué)院為培養(yǎng)我們獨立思考、勇于創(chuàng)新的能力所創(chuàng)造的條件與氛圍。課程設(shè)計過程中對學(xué)到的各種芯片的功能，作用有了更加深入的學(xué)習(xí)。在設(shè)計30秒倒計時計數(shù)器時，用到了74LS191N加/減計數(shù)器，共陰極數(shù)碼管，74LS48N譯碼器，555定時器組成多諧振蕩器電路，JK觸發(fā)器和D觸發(fā)器等元器件，對這些元器件的特性，功能有了進一步深入的了解。通過555定時器構(gòu)成多諧振蕩電

28、路的仿真對其電路結(jié)構(gòu)有了更深刻的印象，掌握了通過改變RC的值對振蕩周期進行調(diào)整。每遇到一個問題都時進一步學(xué)習(xí)和加深對電路，原理，元器件學(xué)習(xí)的過程，每解決一個問題，沒實現(xiàn)一個功能，都會十分的興奮，總之，課程設(shè)計是一個提高能力，實踐所學(xué)知識的過程，當(dāng)然，還有許多的元器件，電路原理等有待于進一步的學(xué)習(xí)，這次的課程設(shè)計只是一個開始，希望今后也能進一步學(xué)習(xí)到更多。</p><p><b>　　9、致謝</b

29、></p><p>　　在這次的課程設(shè)計中，讓我收獲頗多，不僅認(rèn)識到自身上的不足，同時也通過每一步腳印得到了自己意想不到的知識。十分感謝xx老師對我的細心指導(dǎo)以及周圍同學(xué)們對我的幫助。學(xué)習(xí)不能單一的僅僅依靠從書本和網(wǎng)絡(luò)等途徑獲取，更多的則是通過親自的實踐。感謝學(xué)院和老師給了我們這么一個機會，從今以后我一定會好好努力。</p><p><b>　　10、參考文獻</b&

30、gt;</p><p>　　[1]康華光，電子技術(shù)基礎(chǔ)數(shù)字部分，北京，高等教育出版社，2006。</p><p>　　[2]閻石，數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)，北京，高等教育出版社，1998</p><p>　　[3]劉明丹，基于數(shù)字電路對交通燈控制的研究與設(shè)計，北京，高等教育出版社2005年</p><p>　　[4]康華光，電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬部分，北京