30秒定时器

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实训设计报告

30秒计时器的设计与制作刘杰黄斌

专业：应用电子（铁道方向）

铁电141 201401150119

201401150130

时间：2015年12月30日

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摘要

本课程设计是脉冲数字电路的简单应用，设计了30秒计时器。此计时器功能齐全，可以直接清零、启动，同时应用了七段数码管来显示时间。本设计完成的中途计时功能，实现了在许多的特定场合进行时间追踪的功能，在社会生活中也具有广泛的应用价值。

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。

关键字:计时器；数码显示；模块化

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设计报告书目录

一、设计目的 (1)

二、设计思路 (1)

三、设计 (1)

3.1、系统方案论证 (1)

3.2 设计方案 (2)

3.3、模块电路设计 (2)

3.3、1秒脉冲电路 (2)

3.3、2 计数器电路 (4)

3.3、3数码管及管脚介绍 (5)

3.3、4 74HC00芯片介绍 (6)

四、全局电路图及实物图 (6)

五、系统调试与结果 (7)

5.1、电路的安装 (7)

5.2、电路的调试 (8)

六、主要元器件与设备 (9)

七、课程设计体会与建议 (9)

7.1、设计体会 (9)

7.2、设计建议 (1)

外部操作按钮秒脉冲

发生器

计数器译码显示

控制

电路

一、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。

二、设计思路

1、设计秒脉冲电路；

2、设计译码和数码显示电路；

3、设计时序控制电路；

4、组装整机电路。

三、设计

3.1 系统方案论证过程

30秒定时器总体方框图：

图3-1

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。

3.2 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00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。

3.3 模块电路设计

1、秒脉冲电路：

图3-2

输出信号u O的脉宽t W1、t W2、周期T的计算公式如下:

t W1＝0.7(R1＋R2)C

t W2＝0.7R2C

T＝t W1＋t W2＝0.7(R1＋2R2)C

要使555构成的多谐振荡电路产生1Hz的脉冲，因此可以令R1=10kΩ，R2= 10k Ω，C= 47uF，得到周期T=1s，即产生1秒脉冲

用555定时器构成多谐振荡器电路如图2.1.2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R1和R2向电容器C充电,使u C逐渐升高,升到2V CC/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R2和D端放电,使u C下降,降到V CC/3时,u O跳变到高电平,D端截止,电源V CC又通过R1和R2向电容器C充电。如此循环,振荡不停, 电容器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,其波形如图所示

2 计数器电路

CD4026是一款同时兼备十进制计数和七段译码两大功能的芯片，通常在CP脉冲的作用下为共阴极七段LED数码管显示提供输入信号。

由于CD4026输出端信号具有规律可循，经合理反馈后获得进位脉冲信号和本位清零信号，即可实现数字钟计时功能。

CD4026同时具有显示译码功能，可将计数器的十进制计数转换为驱动数码管显示的七位显示码。CD4026的输出abcdefg直接与LED数码管连接。

CD4026的CR为异步清零端，CR=1时立即使计数器清零。

图2.2.1 CD4026管脚介绍

2.2.1计数器、译码显示单元的调试

首先检查各计数器与对应的显示译码器和数码管的工作情况，在各计数器CP端加入单脉冲，检查计数与显示是否正常。然后将各计数器连接起来，检查计数与显示是否正常。