倒计时报警电路设计报告

倒计时报警电路设计报告 Prepared on 22 November 2020

沈阳航空航天大学

课程设计

（说明书）

倒计时报警电路的设计班级

学号

学生姓名

指导教师

沈阳航空航天大学

课程设计任务书

课程名称数字逻辑课程设计

课程设计题目倒计时报警电路的设计

课程设计的内容及要求：

一、设计说明与技术指标

要求设计一个倒计时电路，倒计时时间可从0～99s任意设定，并在倒计时时间到零时发出报警信号。技术指标如下：

①设置外部操作开关实现启动、直接复位、暂停、继续等功能；

②用数码管显示初始时间及剩余时间；

③在直接复位时，要求数码管灭灯；

④倒计时时间到达零时，数码管不能灭灯，并同时发出5s的声光报警指示信号；

⑤设计秒脉冲产生电路。

二、设计要求

1．在选择器件时，应考虑成本。

2．根据技术指标，通过分析计算确定电路和元器件参数。

3．画出电路原理图（元器件标准化，电路图规范化）。

三、实验要求

1．根据技术指标制定实验方案；验证所设计的电路，用软件仿真。

2．进行实验数据处理和分析。

四、推荐参考资料

1．阎石主编．数字电子技术基础．[M]北京：高等教育出版社，2006年2．赵淑范，王宪伟主编．电子技术实验与课程设计．[M]北京：清华大学出版社，2006年

3．杨志忠主编. 电子技术课程设计. [M]北京：机械工业出版社，2008年五、按照要求撰写课程设计报告

成绩评定表：

指导教师签字： 2016 年 7 月 3 日

目录

一、概述

了解数字电路系统的定义及组成

数字电路系统一般包括输入电路、控制电路、输出电路、时钟电路和电源等。输入电路主要作用是将被控信号转换成数字信号，其形式包括各种输入接口电路。比如数字频率计中，通过输入电路对微弱信号进行放大、整形，得到数字电路可以处理的数字信号。模拟信号则需要通过模数转换电路转换成数字信号再进行处理。在设计输入电路时，必须首先了解输入信号的性质，接口的条件，以设计合适的输入接口电路。

随着科学技术的迅猛发展和社会的日新月异，数字电子信息技术这门科学在各行各业越来越得到广泛的应用，特别是集成芯片的应运，促使现代电子产品向小体积多功能发展。这不仅节省了原材料，降低了产品成本，还减少了很多劳动力，所以很有必要学习好这门课程。

掌握时钟电路的作用及基本构成

时钟电路是数字电路系统中的灵魂，它属于一种控制电路，整个系统都在它的控制下按一定的规律工作。时钟电路包括主时钟振荡电路及经分频后形成各种时钟脉冲的电路。比如555 多谐振荡电路，数字频率计中的基准时间形成电路等都属于时钟电路。设计时钟电路，应根据系统的要求首先确定主时钟的频率，并注意与其他控制信号结合产生系统所需的各种时钟脉冲。通过数字电子技术课程设计，使学生较系统地、全面地掌握数字电路系统的基本设计方法，设计步骤，熟悉和掌电路参数的计算，电路元器件的选择与应用，学习数字电路原理图设计、调试、测试、故障查找和排除的方法和技巧，并在此基础上，逐步调试改进、完善电路的性能。学会积极地按照设计任务的要求，查阅并理解相关技术文献，能进行方案的论证比较，方案的具体实施。使学生较深入地了解与课程设计有关的知识，培养学生分析和解决实际的问题。

二、方案论证

电路组成

0--99秒任意倒计时器的总体参考方案框图如图2-1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0--99秒任意倒计时器，而控制电路完成倒计时器的开始、复位、暂停、继续计时、译码显示电路的显示与灭灯、定时时间到报警等功能。

555

倒计时电路主要由振荡器和计数器组成。该电路设计思路如下：

1．设计一个秒脉冲发生器，这里采用555定时器来产生这个计时脉冲。

2．设计0--99秒任意倒计时器电路，由秒脉冲发生器控制其计数，每隔1秒钟，计数器减1。

3．设计译码显示电路，显示器能显示计数器的即时计数数值和显示初始设定值。

4．设计报警电路，当计数器递减计时到零时（即定时时间到，显示器上显示00），发出5S报警信号。

5．设计外部操作开关控制倒计时器的开始、复位、暂停、继续计时。

设计方案

分析设计任务，倒计时器和控制电路是系统的主要部分。计数器完成0--99秒任意倒计时功能，而控制电路具有直接控制计数器的开始、复位、暂停、继续计数、译码显示电路的显示和灭灯功能。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。在操作复位开关时，要求计数器复位，数码显示器灭灯。

当开始开关闭合时，控制电路应封锁时钟信号CP，同时计数器完成置数功能，译码显示电路显示设置的数的字样；当暂停、继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、继续开关拨在连续时，计数器继续递减计数。

三、电路设计

多谐振荡器产生秒脉冲信号电路

选用555定时器构成多谐振荡器, 其引脚功能如下：1地GND，2触发，3输出，4复位，5控制电压，6门限(阈值），7放电，8电源电压Vcc。其引脚图如图3-1所示：

图3-1 LM555引脚图

LM555秒脉冲发生器的振荡周期T=tw1+tw2=（R1+2R2）C，振荡频率

f=1/T=1/﹝（R1+2R2）C﹞≈﹝(R1+R2)C﹞。本实验需要的周期是1s，计算出

较为稳定的电阻电容值为：R

1=48kΩ,R

2

=48kΩ, C

1

=μF ,C

2

=10μF。LM555秒脉

冲发生器由555集成定时器构成，555定时器功能表如表1所示，脉冲信号产生电路原理图如图3-2所示。

表1 555定时器功能表

图3-2 脉冲信号产生电路图

计数器

本实验中计数器选用中规模集成电路74LS192进行设计，74LS192是十进制同步加法/减法计数器，它采用8421BCD码二-十进制编码，其功能表如表2所示。

表2 74LS192功能表

方案中采用十进制双时钟加减可逆计数器74LS192芯片实现减计数功能，其逻辑符号如图3-3，图中：LOAD为置数端，CLR为清除端，UP为加计数端，DOWN为减计数端，CO为非同步进位输出端，BO为非同步借位输出端，A、B、C、D为计数器输入端，QA、QB、QC、QD为数据输出端。

图3-3 74LS192逻辑符号图

用两片74LS192芯片串联可作为0--99秒任意倒计时，第一片芯片的脉冲输入端由第二片芯片借位输出控制，第二片芯片脉冲输入端直接由555定时器