24秒倒计时器设计(课件设计)

目录

一、计时器概述 (1)

1、计时器的特点及应用 (1)

2、设计任务及要求 (1)

二、电路设计原理及单元模块 (1)

1、设计原理 (1)

2、设计方案 (2)

3、单元模块 (3)

3.1、所用各个芯片功能 (3)

3.2、各单元电路 (7)

四、安装与调试 (11)

1、电路的安装 (11)

2、电路的调试 (12)

五、结论与心得 (12)

六、参考文献 (13)

1、总电路图 (14)

2、元件清单 (14)

3、实物 (15)

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

在许多领域中计时器均得到普遍应用，诸如在体育比赛，定时报警器、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，还可以用来做为各种药丸、药片，胶囊在指定时间提醒用药等等，由此可见计时器在现代社会的应用是相当普遍的。

在篮球比赛中，规定了球员的持球时间不能超过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，它自动的报警从而判定此球员的违例。

2、设计任务及要求

设计一个24秒倒计时器，具体功能要求如下：

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。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。

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信号通过一个与门将时钟截断，使计时器在计数到零时停住。

2、设计方案

图1、电路框图

总体电路说明：

倒计时功能主要是利用192计数芯片来实现，同时利用反馈和置数实现进制的转换，以适合分和秒的不同需要。由于该系统特殊的需要，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、单元模块

3.1、所用各个芯片功能

3.1.1、555定时器

555定时器成本低，性能可靠，只需要外接几个电阻、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。它也常作为定时器广泛应用于仪器仪表、家用电器、电子测量及自动控制等方面。555 定时器的内部电路框图如右图所示。

图2、555定时器内部结构

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6—1 555定时器的功能表

清零端

高触

发端TH

低触

发端TR

Q

放电

管T

功能

0 ××0导通

直接清零

1 0 1 x 保持

上一状态

保持上一状态

1 1 0 1截止置1

1 0 0 1截止置1

1 1 1 0导通清零

表1 555定时器的功能表

3.1.2、74LS48

7448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

显示译码器基本功能的输入（DCBA）

和输出（Ya～Yg）端外，7448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。

功能或数字输入输出显示字形

a b c d e f g

灭灯××××××0 0 0 0 0 0 0 0 灭灯

试灯0 ××××× 1 1 1 1 1 1 1 1 8

动态灭灯 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 灭灯

0 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 0 0

1 1 ×0 0 0 1 1 0 1 1 0 0 0 0 1

2 1 ×0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 0 1 2

3 1 ×0 0 1 1 1 1 1 1 1 0 0 1 3

4 1 ×0 1 0 0 1 0 1 1 0 0 1 1 4

5 1 ×0 1 0 1 1 1 0 1 1 0 1 1 5

6 1 ×0 1 1 0 1 0 0 1 1 1 1 1 6

7 1 ×0 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 7

8 1 × 1 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 8

9 1 × 1 0 0 1 1 1 1 1 1 0 1 1 9

10 1 × 1 0 1 0 1 0 0 0 1 1 0 1 无效输出

11 1 × 1 0 1 1 1 0 0 1 1 0 0 1

12 1 × 1 1 0 0 1 0 1 0 0 0 1 1

13 1 × 1 1 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1

14 1 × 1 1 1 1 1 0 0 0 1 1 1 1

15 1 × 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0

表2、74LS48功能表

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