30秒定时器.pdf

课程设计项目成绩评定表电子与信息工程系2010 年 6 月设计项目成绩评定表一、设计任务及要求：1、设计任务：设计一个具有计时与显示功能的30 秒定时器逻辑电路。2、要求：1、30 秒计时功能，两位数字显示，及时间隔为1 秒；2、进行 30秒减计时，每次减计时结束后，发光二极管点亮，显示器显示00；3、设置外部开关，可使定时器直接清零，启动计时、暂停/连续计时。指导教师签名：年月日二、指导教师评语：指导教师签名：年月日三、成绩评定：指导教师签名：年月日四、系部意见：系部盖章：年月日课程设计报告书目录电子与信息工程系2010 年 6 月设计报告书目录一、设计目的.1二、设计思路.1三、设计过程.13.1、系统方案论证.13.2、模块电路设计.2四、系统调试与结果.5五、主要元器件与设备.7六、课程设计体会与建议.76.1、设计体会.76.2、设计建议.7七、参考文献.730 秒定时器第 1 页共 7 页电子与信息工程系2010 年 6 月外 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、设计减计数电路；3、设计译码和数码显示电路；4、设计时序控制电路；5、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30 秒定时器第 2 页共 7 页电子与信息工程系2010 年 6 月计时、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 模块电路设计1、秒脉冲电路：图 3-2 该电路的功能是给电路提供1Hz 的脉冲信号。使用 32768Hz 的石英晶体进行十五级二分频获得秒脉冲，4060最大可实现十四级二分频就可得到1Hz的脉冲信号。其中4060是 14 级二进制计数器，cp1和cp0分别为时钟的输入和反时钟输出端，Q13引脚输出的是十四级二分频后的脉冲。输出的脉冲输入到双 D 触发器 74HC74 的时钟端，D 和Q引脚连接可实现二分频，Q引脚输出 1Hz 的脉冲。30 秒定时器第 3 页共 7 页电子与信息工程系2010 年 6 月2、减计数电路：图 3-3 减计数器如图所示，计数器74HC192 具有异步清零、异步预置功能的双十钟十进制同步加/减计数器，当接+5V 时，CR 为高电平，计数器清零；当接地时，CR 为低电平、为低电平时，端输入的数据被置入计数器，当CR 为低电平时，为高电平时，如果为高电平，由端输入计数脉冲，进行加计数；如果为高电平，由端输入计数脉冲，进行减计数；如果和端都为高电平，计数器保持状态不变。用两片 74HC192 实现 30 秒定时器计数，如图所示。当接地，同时启动开关合上时，两片 74HC192 的，计数器置 30 秒。当断开时，计数器工作，端输入秒脉冲时，进行减计数。当计数器减计数到0 时，同时输出低电平0。3、译码和数码显示：U374HC192N_4VA15B1C10D9UP5QA3QB2QC6QD7DOWN4LOAD11BO13CO12CLR14U474HC192N_4VA15B1C10D9UP5QA3QB2QC6QD7DOWN4LOAD11BO13CO12CLR14VDD5VVDD5VVDD5VVDD5VVDD5VR153kJ2Key=SpaceJ3Key=Space1110900VDDVDDVDDVDD0VDD030 秒定时器第 4 页共 7 页电子与信息工程系2010 年 6 月图 3-4 译码器将各级十进制计数器的计数结果进行二-十进制译码，并驱动数码管用十进制符号显示出来。4511为 BCD 七段锁存数码驱动器，其输入端A、B、C、D分别接计数器Q1、Q1、Q2、Q3；输出端 ag 分别接数码显示器的七段ag。数码显示器选用七段共阴极半导体显示器。译码器和显示器之间分别串入七个限流电阻，以防止电流过大而烧毁数码管4、时序控制电路：图 3-5 U14511BD_5VDA7DB1DC2DD6OA13OD10OE9OF15OC11OB12OG14EL5BI4LT3U24511BD_5VDA7DB1DC2DD6OA13OD10OE9OF15OC11OB12OG14EL5BI4LT3VDD5VR16510 RPACK 7R17510 RPACK 7U7ABC DEF GCKU8ABCD EFGCK2827262524232221201918171615141312111098765432100VDDU10A74LS00DU10B74LS00DU5A74LS04DU5C74LS04DU5B74LS04DU6A74LS00DU6C74LS00DR650VCC5VVCC5VJ4Key=SpaceR150U9B74LS00D9107VCC08VCC6321VDD5VR550LED1VDD12430 秒定时器第 5 页共 7 页电子与信息工程系2010 年 6 月BO1、BO2是个位和十位计数器的借位输出端，是暂停/继续开关。开关打向 2 时，输出高电平，控制门打开，秒表脉冲信号可以通过控制门使计数器进行减计数；开关打向 1 时，输出低电平，门关闭，秒脉冲信号被封锁，计数器处于锁存状态。计数器进行 30 秒计数时后，十位计数器和个位计数器同时借位，均为低电平，控制门输出低电平，二极管发光，同时门关闭，计数器不再进行计数，并显示00。四、系统调试与结果1、组装调试 30 秒计数器电路。2、可预置时间的定时电路，并进行组装和调试。当输人1Hz 的时钟脉冲信号时，要求电路能进行减计时，当减计时到零时，能输出低电平有效的定时时间到信号。3、调试时序控制电路。4、30秒计数器的联调，注意各部分电路之间的时序配合关系。然后检查电路各部分的功能，使其满足设计要求。30 秒定时器第 6 页共 7 页电子与信息工程系2010 年 6 月U5A7406NU6A7406NU7A7406NU3A7400NU4A7400NU8A7400NR210k|?R310k|?R410k|?LED1U9A7400NU10A7400NJ3Key=SpaceU114511BP_5VBCD/7SEGDA7DB1DC2DD6OA13OD10OE9OF15OC11OB12OG14EL5BI4LT3U124511BP_5VBCD/7SEGDA7DB1DC2DD6OA13OD10OE9OF15OC11OB12OG14EL5BI4LT3R5270|?RPACK 7R6270|?RPACK 7U13ABC D EF GCKU14AB CD EF GCKVDD5VVDD5VVDD5VVDD5VVDD5VVDD5VU174HC192N_4VA15B1C10D9UP5QA3QB2QC6QD7DOWN4LOAD11BO13CO12CLR14U274HC192N_4VA15B1C10D9UP5QA3QB2QC6QD7DOWN4LOAD11BO13CO12CLR14R153k|?J1Key=SpaceJ2Key=Space0VDD40524151504948474645440430042VDD0397VDDVDDVDDVDD03736353433323130292827262524232221201918171615141312111098654321U154060BD_10VO122O133RTC10O37MR12RS11O45O54O66O714O813O915O111CTC9U16A74HC74D_2V1D21Q51Q61CLR11CLK31PR4X1R145-32.768kHzR1200k|?C220pFR722m|?C130pFKey=A50%570056550535403830 秒定时器第 7 页共 7 页电子与信息工程系2010 年 6 月图 4-1 五、主要元器件与设备数字电路实验箱或 multisim10 软件集成电路 4511BD-5V2 片，74HC192-4V2 片，74LS00D5 片，74LS04D3 片。电阻：51014 只，1K9 只，4.7k l 只，5.1k l 只。100k l 只，10k 1 只，3k 1 只，503 只。电容：0.1uF1 只，10 uF2 只，100 uF1 只。发光二极管 1 只。其它。六、课程设计体会与建议6.1、设计体会在这一周的电子技术课程设计里，我完成了30 秒定时器的设计，基本实现所有功能，通过这短短一周的实践，锻炼了自己动手设计软硬件的能力，在编写程序以及调试过程中遇到了很多问题，在同学和老师的帮助下，我发现问题的所在，并进行修改，按时完成设计内容。通过这次对30 秒定时器的设计，让我了解了设计电路的基本步骤。并且，我对Multisim10 软件也有了更进一步的理解与掌握。所以，在今后的学习中，我还得加强设计能力与动手能力。6.2、设计建议我建议学校今后能够提供实物元件，让我们完成元件的组装，这样会对加强我们对电路原理的理解，并锻炼了动手能力。七、参考文献1 电子技术课程设计杨志忠主编华沙康光荃副主编。2 应用 260 例数字集成电路兰吉昌主编30 秒定时器第 8 页共 7 页电子与信息工程系2010 年 6 月