数字电路课程设计_24秒倒计时

赣南师院物理与电子信息学院数字电路课程设计报告书

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图1 总原理框图

1.1 555定时器

555定时器是一种多用途的数字-模拟混合集成电路，用它可以构成施密特触发器、单稳态触发器和多谐振荡器。本设计用LM555CM定时器设计一个多谐振荡器给电路提供脉冲信号，产生的脉冲信号用由74LS192进行计数，且设置周期为1秒。

1.1.1555定时器管脚名称和功能

图2 555的管脚名称

1脚为接地端，也是芯片的公共端。

2脚为C

2比较器的信号输入端V

2l

又称为触发端。它们输入的信号可以

图3 555定时器的内部结构

1.1.3 555定时器的功能表

输入

各级输出

T 1状态

D R

V 1l V 2L V 1C V 2C

触发器输出Q 1+n

输出V O

T 1状态

0 ⨯ ⨯ ⨯ ⨯

0 低电平 导通 1 (

32

)V CC (31

V CC ) 0 1 0 低电平 导通 1 (32

)V CC (31

V CC ) 0 0 1 高电平 截止 1 (32

)V CC (31

V CC ) 1 0 0 高电平 截止 1

(32

)V CC (3

1

V CC ) 1

1

Q

不变

不变

表1 555定时器的功能表

1.2

74LS192十进制同步加减计数器

图5 74LS192的内部结构图

1.2.374LS192的功能表

表2 74LS192的功能表

1.374LS48七段译码器

本设计中用共阴极七段显示数码管，为使七段显示数码管能正常工作，将74LS190连接到74LS48,74LS48将高低电平信号译成数码管可读信号，从而实现数字的显示。

1.3.174LS48的引脚排列

图6 74LS48的引脚排列

1.3.274LS48的真值表

表3 74LS48的逻辑功能真值表

1.4共阴极数码管

数码管有共阴和共阳之分，本设计使用共阴数码管，因为译码器使用

为74LS48，相应的数码管要用相应的译码器才能实现译码和显示数字。

1.4.1共阴数码管的引脚排列和简易符号

图7 八段共阴数码管图8 数码管简易图

1.4.2 共阴数码管的内部结构

图9 共阴数码管内部结构

2电路分析和仿真结果

由上对各个元件进行的简介以及相关的原理图，下面对电路进行分部分析。在把分部电路结合为总的电路。

2.1脉冲发生电路

图10 脉冲产生电路

图11 脉冲波形

2.1 .1 555

脉冲电路的分析

如上图，由555构成的多谐振振荡器。接通电源后，电容C2被充

电，Vc 上升，当Vc 上升到2/3Vcc 时，触发器被复位，同时放电BJT 导通，此时V0为低电平，电容C 通过R5和T 放电，使Vc 下降，当下降至1/3Vcc 时，触发器又被置位，V0翻转为高电平。电容器C 的放电时间为：C R C R t PL 557.02ln ≈=

当C 放电结束时，T 截止，Vcc 将通过R5和Rw 、R4向电容器充电

Vc

由

1/3Vcc

上升到

2/3Vcc

所需时间为：

C R R C R R t W W PH )(7.02ln )(55+≈+=

当Vc 上升到2/3Vcc 时，触发器又发生翻转，如此周而复始，在输出端就得到一个周期性的方波，其频率为： C

R R t t f W PH PL

)2(43

.115+≈+=

在这里我们选择R5=68K ，C2=0.01uf ，RW 等于0

2.2计时电路

图12 计数电路

上图为两片74LS192级联构成的计数电路，其中下边的74LS192的低位，通过错位信号输出端TCD向高位CD输出脉冲信号。当地位的芯片倒计数至零时，TCD由高电平转为低电平，此时向高位芯片发出错位信号，高位芯片的减计数信号输入端CD接到信号后，驱动高位芯片开始减计数，当高位芯片减计数至零时，TCD端则由高电平转化为低电平，再次向高位借位。

2.3 计数、译码显示电路图

图13 计数、译码和显示电路图

2.4 所需元器件

元件名称型号个数（个）单价(元) 555定时器LM555CM 1 1

计数器74LS192 2 1

译码器74LS48 2 1

与门74LS11 1 1 瓷片电容103 1 0.1

瓷片电容104 1 0.1

调位器100K 2 0.5

数码管共阴极 2 1

表4 元件清单表

2.5 总电路图

图14总电路图

3设计的调试步骤和结果

3.1 调试步骤

将自己焊接好的电路板拿到实验室进行调试。先接好所需要接的线，由于焊接过程中很多接线都已焊接好，所以我的电路板只要红夹子的接5V的电源，黑夹子的接地即可。

连接上555定时器转换的多谐振荡器后，将OUT直接接实验箱上的LED灯，检查是否能正常工作，若灯一闪一灭，周期约为1秒，证明脉冲发生器焊接到位。

线都接好后，打开电源开关，观察实验现象是否能满足要求。3.2实验结果

由于在焊接电路板前用调位器代替15K和68K电阻时未先调好阻值，所以使555产生的脉冲比较快导致数码管显示的数字变化的比较快，但能看到显示器上的数字由24变到00，虽然有这一点的不足但实验还是成功了，达到了实验的要求。