24秒倒计时器的设计和制作(停在00)

24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

24秒倒计时。24秒计数芯片的置数端清零端共用一个开关，比赛开始后，24秒的置数端无效，24秒的倒数计时器的倒数计时器开始进行倒计时，逐秒倒计到零。选取“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在与门中将时钟截断，使计时器在计数到零时停住。

2、设计任务及要求

1、用小规模集成电路设计24秒倒计时电路；

2、用555定时器产生1Hz的标准脉冲信号；

3、当计时器显示00，同时报警；

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秒计时器的总体参考方案框图如图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电路（简称控制电路）等五个模块组成。

图1—方案框图

其中计数器和控制电路是系统的主要模块。计数器完成24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、译码显示电路的显示与灭灯、定时时间到报警等功能。

秒脉冲发生器产生的信号是电路的时钟脉冲和定时标准，但本设计对此信号要求并不太高，故电路可采用555集成电路或由TTL与非门组成的多谐振荡器构成。

译码显示电路由74LS48和共阴极七段LED显示器组成。报警电路在实验中可用发光二极管和鸣蜂器代替。

2、设计方案

此计时器的设计采用模块化结构，主要由以下3个组成，即计时模块、控制模块、以及译码显示模块。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、报警为主要功能，在此结构的基础上，构造主体电路和辅助电路两个部分。

3、单元模块

3.1各个元器件功能

3.1.1、555定时器

555 定时器的内部电路框图如图3-1-1所示。

图3-1-1 555内部电路框

它内部包括两个电压比较器，三个等值串联电阻，一个RS 触发器，一个放电管T 及功率输出级。它提供两个基准电压VCC /3 和2VCC /3。

555 定时器的功能主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C1 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 的电压小于VCC /3，则比较器C2 的输出为0，可使RS 触发器置1，使输出端OUT=1。如果阈值输入端TH 的电压大于2VCC/3，同时TR 端的电压大于VCC /3，则C1 的输出为0，C2 的输出为1，可将RS 触发器置0，使输出为低电平。表3-1-1 555定时器的功能表

表3-3-1 555定时器的功能表

3.1.2、74LS48

74ls48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，74ls48除了有实现8段显示译码器基本功能的输入（DCBA）和输出（Ya～Yg）端外，74ls48还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（BI/RBO）端。

图3-1-2 74LS48引脚图

3.1.3 74LS192

74LS192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图所示：

图中：为置数端，为加计数端，为减计数端，为非同步进位

输出端，

为非同步借位输出端，P0、P1、P2、P3为计数器输入端，

为

清除端，Q0、Q1、Q2、Q3为数据输出端。其功能表如下图3-1-3：

图表

3-1-3 74LS192功能表

3.2 信号发生部分

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3-2 信号发生电路

3.3 倒计时部分

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情况下工作，下面进行具体分析。

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）的倒计时计数器，由于本系统只需要从开始时的“24”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。

因为预置的数不是“00”，所以我选用置数端LOAD来进行预置数。时钟脉冲分别通过两个与门才再输进个位（低位）的down端，当停止控制电路送来停止信号时，截断时钟脉冲，从而实现电路的停止功能。低位的借位输出信号用作高位的时钟脉冲。

图3-3 24秒倒计时电路

两片计数器具体接法。Vcc、UP接+5V电源，GND接地；时钟脉冲从与门输出后接到低位的down，然后从低位BO’接到高位的down；输入端低位C、高位B接电源，其他引脚和CLR都接地。LOAD接到开关C的活动端，C 的另外两引脚分别接G的活动端和地。而G的另外两个引脚分别接到电源和地。3.4停止控制装置

倒数计数器到零时，需要将电路转换到“00”并且停住。现在选取计数器到零的状态“00”，从BO借位输出端引出线接到二脚与非门，用两个与非门（既与门），一端接BO，另一端接555的OUT端，与门输出端接DOWN，当计数器到达“00”状态，从BO端输出低电平，经过与门后还是低电平，所以没有脉冲

输入DOWN，从而停在“00”，因此能实现从“00”到“24”的转换。

3.5 警报提示装置

警报提示就是完成任一计时器计时结束时，系统给出连续的提示音。当电路由“01”到“00”时，“BO”借位输出端输出低电平，经过与非门输出为高电平，而蜂鸣器负极已经接地，故这时由于两端存在电压差，所以蜂鸣器能报警。同样的此时LED1的正极已经接了高电平，“BO”借位输出端输出低电平，故这时由于两端存在电压差，所以LED1能正常工作。

图3-5警报提示电路

三、仿真过程与仿真结果

在使用multism的仿真中，按照原理图排好原件的位置，连接各元件之间的连线，先接好555的方波脉冲发生装置，经示波器检验，LM555脉冲产生器无误。

连接好555后，接着连接24倒计时的主体电路，经检验后24倒计时显示无误，可以进行24到00的倒计时。接着连接控制电路，控制电路中由BO端和LM555的OUT端经过一个与门后输入到DOWN，并且设置好一开始的置数为24，经过连接后，控制电路无误。

最后连接报警电路，LED灯正极接VCC，负极接控制电路的输出端，当有低电位产生时，LED两端产生电位差从而发光，蜂鸣器的原理相同。经最后检验与更正后，全部电路无误。

仿真过程结束。

四、安装与调试

1、电路的安装

按照万能板的规格，设定好各集成芯片的排放位置、测试各芯片是否与面板接触良好。用异步可逆双时钟BCD计数器74LS192及相关门实现定时倒计时电路。