可预置的定时显示报警系统

第16卷第1期 中南民族学院学报(自然科学版) V o l .16N o.11997年3月 JOU RNAL O F SOU TH -CEN TRAL COLL EGE FOR NA T I ONAL IT IES (N at .Sci ) M ar .1997

可预置的定时显示报警系统

甄　俊 王　庚

(电子工程系)

摘　要　给出了一种可预置的定时显示报警系统设计的方案,对系统的组成及其设计原理进行了详细地讨论.

关键词　可预置;定时显示;控制报警

分类号　TN 7

α

电子技术应用的广泛性和灵活性,给设计和制作具体实用电路带来了方便,可预置的定时显示报警系统,可用于任何定时系统.例如,通常篮球比赛规则中规定:一方队员持球时间不能超过30s ,则可设计预置30s ,且定时显示0s ,5s ,10s ,…,到30s 报警,给运动员和裁判员以准确的信号.此类应用实例很多,尽管因用途不同而具体电路各异,但其组成及设计原理基本相同.

可预置的定时显示报警系统由预置电路、秒脉冲发生器、计时电路、控制锁存电路、译码显示电路和控制报警电路等部分组成,其框图如图1所示.

控制报警电路

译码显示电路控制锁存

电路计时电路

秒脉冲发生器预置电路图1　可预置的定时显示报警系统框图

1　预置电路

预置电路用来预置报警时间,采用10个琴键开关控制10 4线BCD 编码器的10进制输入,编码器的4位BCD 码输出预置计时电路所需计时的时间.10个琴键开关没有按下时均为高电平1,按下者为低电平0.10 4线BCD 编码器采用高位优先编码器C 40147,其10线输入α收稿日期:1996211214

甄　俊,女,46岁,讲师,中南民族学院电子工程系,武汉430074

I λ0～I λ9和4线输出Y ϖ0～Y ϖ3均为低电平0有效,I λ0～I λ9中I λ9为最高位,优先级别最高,I λ0为最低位,优先级别最低.用10个琴键开关分别控制I λ0～I λ9,Y ϖ0～Y ϖ34位负逻辑赋值的8421BCD 码输出,作为控制报警电路中计数器的正逻辑赋值8421BCD 码置入最小值,将计数器构成计数模值与琴键开关相对应的计数器,即可方便地预置报警时间.

2　秒脉冲发生器

秒脉冲发生器,采用由固有谐振频率为1M H z 的石英晶体组成的石英晶体多谐振荡器,

先产生频率稳定性极好的1M H z 高频信号,然后再经过106分频后获得标准的秒脉冲信号

.3　计时电路

为了应用方便、灵活,系统中设计了计时、校时和清零电路.

3.1　计时电路

秒和分的计时电路均为60进制计数器,小时的计时电路为24进制计数器.为了使译码、显示电路构成简便,秒和分的60进制计数器均采用个位为10进制计数器(其输出为10s 信号或10m in 信号)与十位为6进制计数器串联组合,小时计时电路的24进制计数器,采用个位为10进制计数器与十位为4进制计数器组合,通过反馈网络,去掉多余的16个状态构成24进制.秒脉冲发生器输出的秒脉冲信号,送至秒计数器的CP 时钟端,60进制的秒计数器累计秒钟数,其输出为分信号,送至分计数器的CP 时钟端,60进制的分计数器累计分钟数,其输出为时信号,送至小时计数器的CP 时钟端,小时计数器累计小时数.4、6、10进制计数器均由具有异步清零和同步预置功能的可编程计数器CD 40161通过适当反馈构成.

3.2　校时电路

系统启动后,要使计时显示时间与实际时间相符,可用校时电路实现对时、分、秒的校准.系统中设有正常计时和校时位置.校时电路如图2所示,正常工作时,校时电路不影响正常计时.当时、分、秒需要校准时,可按下相应的常闭按钮开关K 1(调时)、K 2(调分)、K 3(调秒),引入秒脉冲或0.2秒脉冲(取自最后一级10分频器的最低输出位Q A ),调至所校数字为止

.

图2　校时电路

3.3　清零电路

工作中若需要再次启动重新开始计时,则需要将计时电路全部清零.为了方便而简单地控制计时电路的计时或清零,采用单脉冲发生器组成清零电路.正常工作时,单脉冲发生器输出

13第1期 甄　俊等:可预置的定时显示报警系统

23 中南民族学院学报(自然科学版)第16卷

为1,不影响正常计时,当需要清零时,可按一下清零电路中的常闭按钮开关,使单脉冲发生器输出一个负脉冲,将此负脉冲送至计时电路中各计数器的异步清零端CL R,使所有的计数器全部清零.另外,此清零信号同时也送至控制锁存电路和控制报警电路中计数器的异步清零端CL R,使系统同步清零.

4　控制锁存电路

为了实现定时显示功能,必须在计时电路的输出与译码显示电路的输入之间接入控制锁存电路.锁存器采用集成电路74L S273,它由8个正边沿触发的D触发器构成.锁存器的8个数据输入信号D8～D1来自计时电路中十位及个位计数器的8个输出信号,锁存器的8个锁存输出信号Q8～Q1送至译码显示电路中十位及个位BCD译码器的8个输入端.当锁存器的锁存控制端CL K未加时钟脉冲时,锁存器关闭,其输出Q不随输入D变化,将计时电路的输出与译码器的输入隔离,计时结果不能被译码、显示.只有在锁存控制端CL K出现时钟脉冲上升沿时,锁存器开启,输入数据才被锁存起来,并送至输出端,D→Q直通[2],从而将计时结果送至译码器的输入端,经译码后显示相应的时间(该时刻的2位计时结果).锁存控制端CL K的时钟信号取自控制锁存电路中计数器的输出信号,计数器的模值根据定时显示的要求而定.例如:若要求5s显示一次,则采用模值为5的计数器,控制5s锁存一次.5进制计数器由可编程计数器CD40161外加适当反馈构成,CP时钟信号为秒脉冲信号,每计入5个CP时钟信号(即5s)时,输出一个正脉冲,为锁存器的锁存控制端CL K提供一个上升触发沿,锁存器开启,计时电路中十位和个位计数器的输出信号,也即D8～D18个输入数据依次锁存、直通,送至译码显示电路中十位和个位译码器的输入端,经译码后显示00,05,10,…,2位相应的时间.而在其它时刻,CL K无时钟触发沿,锁存器关闭,计时结果不被译码显示,实现了定时显示功能.若要求显示分或时,则计数器的CP时钟取自分信号或时信号即可.

5　译码、显示电路

计时电路的输出,通过控制锁存电路,送至译码、显示电路中译码器的输入端,经译码器译码并驱动显示器定时显示计时结果(时间).

5.1　译码器

译码器采用内部带有2k8负载电阻、升压、限流,并配有辅助控制端的BCD27段译码 驱动器74L S48,由它将计时电路的输出变成a～g7段显示驱动信号,驱动共阴极L ED数码管,以显示计时时间[1].

5.2　显示器

显示器采用与74L S48配用的共阴极7段显示器L C25011.它的7个发光段的电位信号由译码驱动器的输出a～g提供,均高电平1有效.由于译码器的输入信号取自计时电路输出的8421BCD码,因此十位和个位显示器显示0～9相应的数码[2].

6　控制报警电路