秒计时器设计报告

课程设计报告

题目30S 定时器设计

院部名称____________________________________

班级__________________________________

学生姓名_____________________________________

学号__________________________________

指导教师______________________________________

目录

前言

一、电路设计原理与方案 (4)

1.1设计原理 (4)

1.2设计方案 (4)

二、各单元电路设计 (4)

2.1脉冲发生电路 (4)

2.2计数电路 (6)

2.3译码显示电路 (8)

2.4 控制电路 (10)

三、仿真原理图 (11)

四、总结 (13)

附录、元件清单 (14)

刖言

电子课程设计是电子技术学习中非常重要的一个环节，是将理论知识和实践能力相统

一的一个环节，是真正锻炼学生能力的一个环节

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、还可以用来做时间提醒设备等等，由此可见计时器在现代社会是何其重要的。

本设计主要能完成：显示30 秒倒计时功能；系统设置外部操作开关，控制计时器的直接清零、启动和暂停/ 连续功能；在直接清零时，数码管显示器全部显示为“ 0”；计时器为30 秒递减计时其计时间隔为0.1 秒；计时器递减计时到零时，数码显示器不灭灯，同时发光二极管LED点亮，停止减计数等。

整个电路的设计借助于Multisim 12.0 仿真软件和数字逻辑电路相关理论知识，并在Multisim 12.0 下设计和进行仿真，得到了预期的结果。

一、电路设计原理与设计方案

1.1设计原理

我们可以用555时基电路构成的多谐振荡器来产生频率为10Hz的脉冲，即输出周期为0.1秒的方波脉冲，将该方波脉冲信号送到计数器74LS192的CP减计数脉冲端,再通过译码器74LS48把输入的8421BCD3经过内部作和电路“翻译”成七段（a，b，c，d，e，f，g）输出，显示十进制数，然后在适当的位置设置开关或控制电路即可实现计数器的直接清零，启动和暂停/ 连续、译码显示电路的显示与灭灯及光电报警等功能。

1.2设计方案

该系统应包括秒脉冲发生器、计数器、译码显示电路、辅助时序控制电路（简称控制电路）等几部分构成。其中，计数器和控制电路是系统的主要部分。计数器完成30s 计时

功能，而控制电路具有直接控制计数器的启动计数、暂停、连续计数、译码显示电路的显示和灭灯功能以及工作时间的调节。为了满足系统的设计要求，在设计控制电路时，应正确处理各个信号之间的时序关系。在操作直接清零开关时，要求计数器清零，数码显示器显示零。当启动开关闭合时，控制电路应封锁时钟信号CP同时计数器完成置数功能，

译码显示电路显示30s 字样；当启动开关断开时，计数器开始计数；当按下十位调节开关时，计数器加1；当按下个位调节开关时，计数器同样加1；当暂停、连续开关拨在暂停位置上时，计数器停

止计数，处于保持状态；当暂停、连续开关拨在连续时，计数器继续递减计数。

、各单元电路设计

2.1脉冲发生电路 555定时器

555定时器主要是通过外接电阻 R 和电容器C 构成充、放电电路,并由两个比较器来 检测电容器

上的电压，以确定输出电平的高低和放电开关管的通断。这就很方便地构成从 微秒到数十分钟的延时电路、以及多谐振荡器、单稳态触发器、施密特触发器等脉冲波形 产生和整形电路。

图2.1.1 555 管脚图

用555定时器构成多谐振荡器

用555定时器构成多谐振荡器电路如图2.3(a)所示。电路没有稳态,只有两个暂稳态, 也不需要外加触发信号,利用电源V CC 通过R i 和R 向电容器C 充电，使u c 逐渐升高,升到 2V/3时,u o 跳变到低电平,放电端D 导通,这时,电容器C 通过电阻艮和D 端放电，使u c 下

降，降到VC(/3时,u o 跳变到高电平，D 端截止,电源V Cc 又通过R i 和艮向电容器C 充电。如此

T = t W1+1 W2= 0.7(R 1+ 2R)C

要使555构成的多谐振荡电路产生1Hz 的脉冲，因此可以令R i = 8. 2k 「，艮=68k 「，

C= 10uF ,得到周期T=1s ,即按照图2.4连接的电路就可以产生1Hz 的秒脉冲。

图2.1.3 555定时器构成的多系振荡电路

2.2

计数器电路

计数器是一个用以实现计数功能的时序逻辑部件，它不仅可以用来对脉冲进行计数， 还常用做

数字系统的定时、分频和执行数字运算以及其他特定的逻辑功能。本次课程设计 中选用74HC192来实现要求的减法计数功能。图 2.1是74HC192的管脚图。

图2.2.1 74HC192 管脚图

74HC192具有下述功能:

①异步清零：MR=1 QQQQ=OOOO 。（此功能可实现计数器的清零）

循环,振荡不停， 如图2.3(b)所示；

C 在V CC 3和2V Cc /3之间充电和放电,输出连续的矩形脉冲,其波形

R 2

U c

输出信号U O 的脉宽t v

C

"

8 4

7

6 555 3 ____

2 图 2.1.2 555

1 5 t 、

■-1 wr *

t w2

M — T ―*1

(a ) t w 汙 0.7R 2C

U c

构成的振荡电路及即波形:

(b ) 占T 的计算公式如二

—

0.01

卩 t W 「0.7(R 1+ F 2)C