30秒倒计时课程设计报告

信息与计算机学院
课程设计
课程设计报告
（2011/2012 第1学期）
设计题目30秒定时器
指导教师
学生班级
学生姓名
学生学号
考核成绩
上海商学院
2011年11月
内容摘要
此30秒计时器功能齐全，可以直接清零、启动、暂停和连续以及具有光电报警功能。

可以方便的实现断点计时功能，当设计器递减到零时，会发出光电报警信号。

在直接清零时，数码管显示器直接显示为00；计时器为30秒递减计时，计时间隔为1秒；计时器递减到0时，再回到30。

此设计器设计时，采用模块化得设计思想，使设计起来更加简单、方便、快捷。

关键词：秒脉冲发生器74LS192 计数器译码显示电路
目录
第一章引言 (1)
1.1课程设计意义 (1)
1.2研究状况概述 (1)
第二章课程设计分析 (2)
2.1 设计目的： (2)
2.2 设计思路： (2)
第三章系统方案论证过程 (3)
3.1 30秒定时器总体方框图 (3)
第四章模块电路设计 (4)
4.1秒脉冲电路 (4)
4.2 减计数电路 (4)
4.3 译码和数码显示电路 (5)
4.4时序控制电路.................................................................................... 错误!未定义书签。

4.5 整机框图 (6)
第五章主要元器件与设备 (8)
5.1元器件清单 (8)
第六章系统调试与结果分析 (9)
6.1 系统调试 (9)
6.2 结果分析........................................................................................... 错误!未定义书签。

第七章总结.. (10)
参考文献 (10)
致谢 (10)
附页： (11)
第一章引言
1.1课程设计意义
数字显示30秒定时器是一个简单的数字电路，然而它可以扩展到很多实际应用当中来，比如篮球倒计时器，交通灯倒计时器等等。

1.2研究状况概述
随着数字技术的发展，定时器产品不断推陈出新，适应不断发展的市场需求。

现今的产品因质量优良、使用方便、功能齐全、样式美观、实用性强、经久耐用等优点，而满足了如今市场的各种需求。

第二章课程设计分析
2.1 设计目的：
1、熟悉集成电路的引脚安排。

2、掌握芯片的逻辑功能及使用方法。

3、了解面包板结构及其接线方法。

4、了解30 秒定时器的组成及工作原理。

5、熟悉30 秒定时器的设计与制作。

2.2 设计思路：
1.具有显示30秒计时功能；
2.设置外部操作开关，控制计数器的直接清零，启动和暂停连续功能；
3.在直接清零时，要求数码显示器灭灯；
4.计时器为30秒递减时，计时间隔为1秒；
5.计时器递减到0时，数码显示不能灭灯。

第三章系统方案论证过程
3.1 30秒定时器总体方框图
30 秒定时器主要有秒脉冲发生器、控制电路、计数器、译码显示电路四部分组成。

计时器完成30秒减计时功能，而控制电路是直接控制计数器的清零、启动计时、暂停/连续计数、译码显示等功能。

操作直接清零开关时能够使计数器清零并且数码显示器显示 00；当启动开关闭合时，控制电路应封锁时钟信号 CP（脉冲信号）同时计数器完成置数功能，数码显示电路显示30；当启动开关断开时，计数器开始计数；当暂停/继续开关闭合时，控制电路封锁时钟信号CP，计数器处于封锁状态，计数器停止计数；当暂停/继续断开时，计数器连续累计计数。

第四章 模块电路设计
4.1秒脉冲电路
秒脉冲发生器产生的信号是电路的时钟脉冲和定时标准，555定时器结构简单，使用灵活，用途广泛，可以组成多种波形发生器﹑多谐振荡器﹑定时延时电路﹑单稳态触发器﹑双稳态触发器﹑报警电路﹑检测电路﹑频率变换电路等。

秒脉冲产生电路采用555定时器来实现。

555定时器是一种多用途集成电路，应用相当广泛，通常只需外接几个阻容元件就可以很方便的构成施密特触发器和多谐振荡器。

利用555定时器构成多谐振荡器的方法是把它的阀值输入端TH 和触发输入端TR 相连并对地接电容C ，对电源VDD 接电阻R1和R2，然后再将R1和R2接DIS 端就可以了。

接通电源后，VDD 给R1R2充电，由于电容电压不能突变，Uc<1/3VDD,RS 触发器置1，输出端Q 为高电平，内部放电管截止，当Uc>1/3VDD 时，RS 触发器状态不变，输出端Q 为高电平，C 充电，当Uc>2/3VDD 时，RS 触发器置0，输出端Q 为低电平，内部放电管饱和导通，C 放电。

如此循环充电放电。

4-1图
4.2 减计数电路
74LSl92具有直接清零、置数、加/减计数功能。

CPU 、CPD 分别是加计数、减计数的时钟脉冲输入端，上升沿有效。

____
LD 是异步并行置数控制端，低电平有效，____CO 、____
BO 分别是进位、借位输出端，低电平有效，CR 是异步清零端，30
~D D 是并行数据输入端，
30
~Q Q 是输出端。

当____
LD =l ，CR=0时，若时钟脉冲加入到CPU 端，且CPD=1，则计数器在预置数的基础 完成加计数跳变脉冲；当加计数到9时，____
CO 端进位跳变。

若时钟脉冲加入到CPD 端，且CPU=1，则计数器在预置数的基础上完成减计数功能，当减计数到0时, ____
BO 端借位跳变。

74LSl9置数为(0011 0000)2=(30)l0。

计数原理是：只有当低位____
BO端发出借位脉冲时，高
位计数器才作减计数。

当高、低位计数器处于全零，且CPD为0时，置数端____
LD=0，计数器
完成并行置数，在CPD端的输入时钟脉冲作用下，计数器再次进入下一循环减计数。

功能表
如下图：
CP U CP D ____
LD CR操作
××0 0 置数
↑ 1 1 0 加计数
1 ↑ 1 0 减计数
××× 1 清零
4-2图74LS192管脚排列图
4.3 译码和数码显示电路
一个LED数码管可用来显示一位（0-9）十进制数和一个小数点。

小型数码管每段发光二极管的正向压降随显示光（通常为红、绿、黄、橙色）的颜色不同略差别，通常约为2-2.5V，每个发光二极管的点亮电流在5-10mA之间。

LED数码管要显示BCD码所表示的十进制数字就需要有一个专门的译码器，该译码器不但要完成译码功能，还要有相当的驱动能力。

图4-3
我们把能够将计算机输出的BCD码换成7段字型代码，并使数码管显示出十进制数的电路称为“七段字型译码器”因此在本次的设计中我们采用了常用的74LS48.
七段显示译码器输出高电平有效，用以驱动共阴极显示器。

该集成显示译码器设有多个辅助控制端，以增强器件的功能。

各管脚功能：A、B、C、D是BCD码的输入端；a、b、c、d、e、f、g是输出端；灯输入端
LT ，低电平有效。

当LT =0，数码管的七段应全亮，与输入的译码信号无关，本输入端只
用于测试数码管的好坏。

动态灭零输入端RBI ，低电平有效。

当LT =1、RBI =0、且译码输入为0，该位输出不显示，即0字被熄灭；当译码输入不全为0，该位正常显示，本输入端用于消隐无效的0。

动态灭零输出端RBO ，这是一个特殊的端钮，有时用作输入，有时用作输出。

当RBO 作为输入使用且RBO =0时数码管七段全灭，与译码输入无关。

当BI/RBO
作为输出使用时，受控于LT 和RBI ；当LT =1且RBI =0时，
RBO =0其它情况下RBO =1，本端钮主要用于显示多为数字时，多个译码器之间的连接。

图4-4 74LS48外部管脚图
4.4 时序控制电路
为了保证系统的设计要求，在设计控制电路时，应正确处理各个信号之间的时序关系。

从设计要求可知，控制电路要完成以下3个功能： （1）操作直接清零开关时，要求计数器清零。

（2）闭合启动开关时，计数器应完成置数功能，显示器显示30秒字样；断开启动开关时，计数器开始进行递减计数。

(3)当暂停、连续开关处于暂停位置时，控制电路封锁时钟脉冲信号CP ，计数器暂停计数，显示器上保持原来的数不变，当暂停、连续开关处于连续位置时，计数器继续累积计数。

另外，外部操作开关都应采取去抖动措施，以防机械抖动造成电路工作不稳定。

下图是时钟脉冲信号CP 的控制电路由一个二极管和10K 电阻组成与门电路。

当定时时间未到时，74LSl92的借位输出信号____
2BO =1，则CP 信号受“暂停/连续”开关S 的控制，当S 处于“暂停”位置时,门G2输出0，与门关闭，封锁CP 信号，计数器暂停计数；当S 处于“连续”位置时，门G2输出1，与门打开，放行CP 信号，计数器在CP 作用下，继续累计计数。

当定时时间到时，____
2BO =0，与门关闭，封锁CP 信号，计数器保持零状态不变。

____
2BO 是脉冲信号，只有在CPD 保持为低电平时，BO 2输出的低电平才能保持不变。

4.5 整机框图
图4-5 整体原理图
第五章主要元器件与设备5.1元器件清单
第六章系统调试与结果分析
6.1 系统调试
要点：
555调试：用示波器观察555经分频后得到一个秒脉冲。

时序电路调试：将开关S2打向连续那侧，买秒脉冲信号加入到控制门的输入端，用示波器观察输出端是否有秒脉冲输出。

整机调试：连接好整机电路，进行整个电路的调试，直到定时器能够实现30秒倒计时。

调试时应小心谨慎，电路安装完毕后，首先应检查电路各部门的接线是否正确，检查电源、地线、信号线、元器件的引脚之间有无短路，器件有无接错。

再接入电路所要求的电源电压，观察电路中各部分器件有无异常现象。

如果出现异常现象，应立即关断电源，待排除故障后方可重新通电。

6.2 结果分析
结果显示一：显示乱码
原因分析：
1.连接显示器的电阻没有正确与相应集成块的引脚号相对应。

2.电阻与面包板接触不好。

结果显示二：100进制进位
原因分析：
1.三个与门之间在线路连接时，引脚号对应出错。

第七章总结
通过此次电子电工实训，使我学到了很多知识，拓展了自己的视野，同时，也增强了我的动手能力。

让我掌握了各个器件的工作原理和布线图。

从理论设计到确定具体方案，再到安装实际电路，最后到调试电路，成型。

整个过程都需要我充分利用所学的知识进行思考和借鉴。

可以说，本次课程设计是对之前所学知识进行的一次较为综合的检验。

在实训中，一个正确的思路是很重要的，因此在设计前必须做好充分的准备，认真查找详细的资料，为此设计的成功打下坚实的基础。

如果说前面电路的理论设计是一件多么令人头疼的事，那么安装的过程则是一个考验人耐心的过程，对电路的安装，分析，调试要一步一步进行，不能急躁。

总之，虽然此次课程设计比较繁琐，但非常充实，感到受益匪浅。

参考文献
1.王毓银：数字电路逻辑设计（脉冲与数字电路第三版）-高等教育出版社.1999
2. 高吉祥：电子技术基础实验与课程设计 - 电子工业出版社.2002
3.孙人杰：电路教程手册TTL电路-电子工业出版社.1989
致谢
虽然此次实验为期一个多月，同时，期间也遇到了许多大大小小的问题，阻碍我们的实验得出结果。

但是，因为有了我们实验指导老师——XX老师的帮助，所以我们才能克服一个一个的困难和疑惑，直至实验的顺利完成。

感谢路老师不厌其烦地教导我们和在实验中的言传身教，使我们受益匪浅。

老师对我在设计中的细致指点，是我们实验得以顺利进行的根本原因。

最后，再一次感想路老师的教诲。

附页：
逻辑电路图
实验结果面包板演示图。