30秒计时器课程设计.docx

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1、吉林建筑大学城建学院电气信息工程系课程设计吉林建筑大学城建学院课 程 设 计 报 告题目名称 30 秒计数显示器设计院系 电气信息工程系课程名称 数字电子技术班 级 建筑电气与智能化 2023-1学 号学生姓名指导教师起止日期第1页 共 20 页目录摘要 ABSTRACT第 1 章 绪论11.1 设计目的11.2 设计要求1第 2 章 总体方案设计 221 设计方案222 工作原理3第 3 章 单元电路设计 43.1 74LS247 43.2 555 定时器43.374LS48译码器6第 4 章安装调试 74.1 计时器电路74.2 译码显示电路74.3 仿真原理图84.4 电路测试10总结1

2、1致谢12参考文献13附录摘要电子课程设计是数字电子技术学习中格外重要的环节，它将理论学问和实践力气完善的结合，熬炼学生的力气。本课程实际是脉冲数字电路的简洁应用，设计 30 秒计时器。此计时器有启动、暂停、和连续功能，可便利地实现断点计时功能。计时间隔为 1S，计时器递减计时到零时，数码显示器不能灭灯，同时发出光电报警信号。本设计具有本钱低，使用的元件少， 制作简洁，计时准确、准确、稳定，使用简洁便利的特点。本设计实现了在很多场合进展时间追踪的功能，在社会上有广泛的应用价值。关键字： 计时器； 数字电路； 显示器ABSTRACTElectronic course design is very

3、 important role in digital electronic technology to learn,it would be a perfect combination of theoretical knowledge and practical ability, trainingstudents” ability.This course is actually a simple application of the pulse digital circuit, design of 30seconds timer. The timer has started, pause, an

4、d continuous function, can easily implement breakpoints timer function. Timing interval of 1 s, diminishing the timer timing to zero, the digital display can”t destroy the lamp, photoelectric alarm signal at the same time. This design is low cost, the use of fewer components, simple, time accurate,

5、precise, stable, using the characteristics of simple and convenient. This design realized the function of time tracking in many occasions, has extensive application value in society.Keywords：Timer；Digital circuit ；Display第 1 章 绪论1.1 设计目的在学习了数字电子技术理论课和进展了根底试验后，进展课程设计，进一步提高学生运用所把握的数字电子电路的分析和设计方法与分析实际电

6、路的根本技能，并了解根本单元电路在实际生活中的应用。通过课程设计把握数字电路系统的设计方法、装调技术及 30 秒计时器的设计，使得学生将所把握的电子技术理论学问与实际相结合，提高学生的动手设计力气和科研创力气，更好的培育学生的学习兴趣。1.2 设计要求1. 设计一个 30 秒计数电路，并且具有时间显示功能。2. 设置外部操作开关，把握计时器的直接清零、启动和暂停/连续计数。3. 要求计数电路器递增计数，每隔一秒钟，计时器加 1。5.焊接实物。4. 当计数器递增计时到 30 时，显示器上显示 30，同时发出光电报警信号。第 2 章 总体方案设计2.1 设计方案该系统应包括秒脉冲发生器、计数器、译

7、码显示电路、关心时序把握电路(简称把握电路)等几局部构成。其中，计数器和把握电路是系统的主要局部。计数器完成 30s 计数功能，而把握电路具有直接把握计数器的启动计数、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整。为了满足系统的设计要求，在设计把握电路时，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，把握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00s 字样；当启动开关断开时，计数器开头计数；当按下十位调整开关时，计数器加 1；当按下个位调整开关时，计数器同样加 1；当暂停、连续开关拨在暂

8、停位置上时，计数器停顿计数，处于保持状态；当暂停、连续开关拨在连续时，计数器连续递增计数，总体方案框图如 2-1。该图包括秒脉冲发生器、计数器、译码显示电路、关心时序把握电路简称把握电路和报警电路等5 个局部。计数器完成 30 秒计数功能，而把握电路具有直接把握计数器的启动计数、暂停/连接计数、译码显示电路的显示和灭灯等功能。秒脉冲发生器计数器译码显示报警电路外部操作开关把握电路图 2-1 总体方案框图2.2 工作原理用 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

9、译码器 74LS48 把输入的 8421BCD 码经过内部作和电路“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把握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。吉林建筑大学城建学院电气信息工程系课程设计第 3 章 单元电路设计3.1 555 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,以确定输出电平的凹凸和放电开关管的通断。这就很便利地构成从微秒到数格外钟的延时电路、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。555

10、 定时器管脚图如下：图 3-1 555 管脚图用 555 定时器构成多谐振荡器电路如图 3-2a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VCC 通过R1 和R2 向电容器C 充电,使UC 渐渐上升,升到 2VCC/3 时,UO 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 UC 下降,降到 VCC/3 时,UO 跳变到高电平,D 端截止,电源 VCC 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 VCC/3 和 2VCC/3 之间充电和放电, 输出连续的矩形脉冲,其波形如图 3-2b所示。输出信号 u

11、O 的脉宽 tW1、tW2、周期 T 的计算公式如下:tW10.7(R1R2)C(3-1tW20.7R2C3-2TtW1tW20.7(R12R2)C3-3第8页 共 20 页吉林建筑大学城建学院电气信息工程系课程设计+VCC1Ruc842 V7oR26 555 3uuc2153CC31 VtCC0uotw1tw2C0.01F0Ttab图 3-2 555 构成的震荡电路及波形要使 555 构成的多谐振荡电路产生 1Hz 的脉冲，因此可以令 R1= 8.2k W ，R2= 68k W ，C= 10uF，得到周期 T=1s，依据图 3-3 连接的电路就可以产生 1Hz 的秒脉冲。图 3-3 555

12、定时器构成的多系振荡电路3.2 74LS192 十进制计数器计数器是一个用以实现计数功能的时序规律部件，它不仅可以用来对脉冲进展计数，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规律功能。本次课程设计中选用 74LS192 来实现要求的加法计数功能。它的计数原理是：使加计数脉冲信第9页 共 20 页吉林建筑大学城建学院电气信息工程系课程设计号引脚 CPu=1，计数脉冲参与个位 74LS192 引脚 CPD 脚，当减、加计数到三十时，个位74LS192 的 CO 端发出错位脉冲，使十位计数器加计数，当高、低位计数器处于全零时， CPDDWN端的输入时钟脉冲作用下，计数器再次进入下次循

13、环加计数。图 3-4 是 74HC192的管脚图。图 3-4 74LS192 管脚图3.3 计数器电路74HC192 具有下述功能：1. 异步清零：MR=1，Q3Q2Q1Q0=0000。此功能可实现计数器的清零；2.异步置数：MR=0，PL=0，Q3Q2Q1Q0=D3D2D1D0；3. 保持： MR=0，PL=1，CPU=CPD=1, Q3Q2Q1Q0 保持原态；4. 加计数：CR=0,PL=1，CPU=CP，CPD=1，Q3Q2Q1Q0 按加法规律计数；5. 减计数：CR=0,PL=1，CPU=1，CPD=CP，Q3Q2Q1Q0 按减法规律计数。图 3-5 30 秒计数器的计数电路第10页

14、共 20 页吉林建筑大学城建学院电气信息工程系课程设计8421 码十进制加法技术器的状态表如下：表 3-1 8421 码十进制加法技术器的状态表计数脉冲数二进制数十进制0Q30Q20Q10Q000100011200102300113401004501015601106701117810008910019100000进位3.4 74LS48 译码器数码管是一种半导体发光器件，其根本单元是发光二极管，也称LED 数码管或 LED 七段显示器。由于计算机输出的是 BCD 码，要想在数码管上显示十进制数，就必需先把BCD 码转换成 7 段字型数码管所要求的代码。我们把能够将计算机输出的 BCD 码换成

15、 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承受了常用的 74LS48，74LS48 管脚图如图 3-6。图 3-6 74LS48 管脚图试验时，译码器74LS48的输出 YaYg 对应接数码管的各端 ag，然后由译码器的第11页 共 20 页吉林建筑大学城建学院电气信息工程系课程设计输-出端 QD、QC、QB、QA 按8421BCD 码输入规律信号，数码管便能显示相应的十进制数字符号。译码器共阴极接法如图3-7所示：图3-7 译码器共阴极接法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关心把握端，以增加器件的功能

16、。 它有 3 个关心把握端 LT、RBI、BI/RBO,现简要说明如下：BI/RBO 是特别把握端，有时作为输入，有时作为输出。当 BI/RBO 作输入使用且 BI0 时，无论其它输入端是什么电平，全部各段输入 ag 均为 0，所以字形熄灭。当 LT0 时，BI/RBO 是输出端，且 RBO1，此时无论其它输入端是什么状态，全部各段输出 ag 均为 1,显示字形 8。当 LT1，RBI0 且输入代码 DCBA0000 时，各段输出ag 均为低电平，与BCD 码相应的字形 0 熄灭，故称“灭零”。利用LT=1 与 RBI=0 可以实现某一位的“消隐”。此时 BI/RBO 是输出端，且 RBO=0

17、。BI/RBO 作为输出访用时，受控于 LT 和RBI。当 LT1 且RBI0，输入代码 DCBA=0000时，RBO=0；假设 LT=0 或者 LT1 且 RBI1，则 RBO=1。该端主要用于显示多位数字时， 多个译码器之间的连接。对输入代码 0000，译码条件是：LT 和 RBI 同时等于 1，而对其它输入代码则仅要求 LT1，这时候，译码器各段 ag 输出的电平是由输入 BCD 码打算的，并且满足显示字形的要求。74LS48 功能表如下：表 3-2 74LS48 功能表十进数输入LTRBID C B Aabcdefg0HH0 0 0 0H11111101Hx0 0 0 1H011000

18、02Hx0 0 1 0H1101101或功能输出BI/RBO第12页 共 20 页吉林建筑大学城建学院电气信息工程系课程设计3Hx0 0 1 1H11110014Hx0 1 0 0H01100115Hx0 1 0 1H10110116Hx0 1 1 0H00111117Hx0 1 1 1H11100008Hx1 0 0 0H11111119Hx1 0 0 1H111001110Hx1 0 1 0H000110111Hx1 0 1 1H001100112Hx1 1 0 0H010001113Hx1 1 0 1H100101114Hx1 1 1 0H000111115Hx1 1 1 1H00000

19、00BIxxx x x xL0000000RBIHL0 0 0 0L0000000LTLxx x x xH1111111本次设计的译码显示电路可以依据图 3-8 连接电路图 3-83.5 译码显示电路共阴极七段 LED 显示器是较常用的显示数码管，但在使用时要留意的是：看清楚自己用的数码管是共阴极还是共阳极的，最好在使用前用万电用表测一下它的极性，其管第13页 共 20 页吉林建筑大学城建学院电气信息工程系课程设计脚图如以以下图 3-9 所示，假设为共阴极的，其管脚 CA 端接地；假设为共阳极的，起管脚CA 段要接高电平。图 3-9 译码显示器管脚图3.6 把握电路开关 J1A 把握计数器的暂

20、停/计数。当开关闭合式，电路处于暂停状态；当开关断开时，电路正常工作。把握电路图如 3-10：图 3-10 把握电路图第14页 共 20 页吉林建筑大学城建学院电气信息工程系课程设计3.7 报警电路当计数器递增计数到 30( 即定时时间到 ) 时，把握电路应发出报警信号，使计数器保持 30 状态不变 ,同时报警电路工作。当计数到零时,两计数器借位端输出多为低0,故本设计将高位片借位 BO 反响到蜂鸣器负极性端,此时+5V 电源经 1k 电阻使蜂鸣器发出报警信号,完成报警功能,而在递增计数时,BO 端输出为高1,蜂鸣器不报警。第15页 共 20 页第 4 章安装调试4.1 电路测试实际连线时要留

21、意检测线路和芯片，当将显示电路中的两个数码管接好后，接入直流电源，觉察数码管不亮，说明显示电路连接不正确；将本课设中所选计数器74LS192 与显示电路相连，接入直流电源，用信号发生器给计数器一个 1s 的脉冲信号，观看计数器的计数功能，觉察数码显示是在从 30 递减至 0 的过程中未消灭有 4 和 7 的数，上述状况说明计数电路接触良好，但置数消灭问题。4.2 焊接电路板对工具和元件等认真的检查，看是否有损坏或缺失。了解试验箱的个功能模块。对于要使用的模块检查是否有损坏，要求生疏把握要使用的功能模块。检查各元器件引脚是否缺失或损坏，对全部的导线进展检测，剔除以坏了的导线。对全部领取的器件进展

22、整理。依据电路图焊接电路，焊接电路时，电烙铁不行以在电路板上停留过长时间，不该短路的地方千万不要短路，否则调试时很可能烧坏芯片。留意焊接时：不要虚焊、漏焊以及过焊。焊接电路时需留意一下几点：同一块同类元器件应承受同一安装方式，即距离试验板外表的高度应当大体全都。元器件的引线一般不宜剪的过短，以便重复利用。有时元器件完好，但往往由于布线不好，造成电路工作失常。由于面包板和线路的老化，导致接触不良的问题，所以在连接的时候确定要做到接好一个模块检查好一个模块。切勿整体连接好后在来查看效果。最终连接好后，检查是否完成预期的要求。重断电后，再翻开，看是否仍正常。完成接线并实现全部的功能后，找教师检查验收

23、。教师验收检查正常完成后，就可以撤除芯片与导线了。在撤除芯片时确定留神。切不行使用蛮力拔除，以防止弄断芯片的引脚，整理好全部器件后归还。4.3 实物图实物图如图4-1吉林建筑大学城建学院电气信息工程系课程设计图 4-1第17页 共 20 页吉林建筑大学城建学院电气信息工程系课程设计总 结课程设计需要的是活学活用所涉及的学问。在本次的课程设计中通过自己选题， 找材料，分析、设计等，也掌一些软件的操作方法，这为以后的学习做了铺垫。整个设计实现了从单一的理论学习到解决实际问题的转变。通过本次的课程设计，我最大的收获就是提高了自身的动手力气，培育了我的寻求解决问题的力气，同时也增加了我其它方面的力气。

24、电子技术进展呈现出系统集成化，自动化，设计自动化，用户专业化和测试智能的优势，作为一个大学生。我们必需时代的进展，这使我们必需要扩展自己的学问，并利用计算机来关心分析和设计，这对我们是有益的。课程设计的自主设计、学习和争论过程中，通过写课程设计的总结报告，初步训练我的书面表达力气。组织规律力气，这些技能应用性强，对我的将来就业和进一步进展帮助较大。同时也加强了对课本学问的理解，使我们做到理论和与实际的联系，收获很大。本次课程设计提高了我的综合动手力气和工程设计力气，它使我的理论学问得到了综合应用，培育我综合运用所学理论的力气和解决较简洁的实际问题的力气。第18页 共 20 页致 谢在这次的课程

25、设计中，我遇到了很多问题，如各类原件的应用，以及焊接电路板的技巧，这时候我的指导教师盛桂珍给与我很大的帮助，她不仅教会我设计的学问，还让我自己动手去实践，实践是检验真理的唯一标准，让我真正的理解学问，运用学问。在教师的指导下，我也生疏到了自己的缺乏，同时激发了我的自学力气和应对挑战的力气。为今后学习打下了良好的根底，也培育了我们严谨务实的作风。在动手焊接电路板的时候，我的同学也给我很大的帮助，他教会了我如何使用电焊，在他的帮助下我顺当自己动手完成电路板的焊接。参考文献1盛桂珍.电工电子根底试验及综合设计指导M.北京：北京大学出版社，2023 2刘修文主编.有用电子电路设计制作M.北京：中国电力出版社，2023 年3赵淑范，王宪伟.电子技术试验与课程设计M.北京：清华大学出版社，2023 4安冰菊等.电子技术根底试验及课程设计M.北京：机械工业出版社，2023 5陈光明.电子技术课程设计与综合实训M.北京：航空航天大学出版社，2023 6闫石主编.数字电子技术根底第五板M.北京：高等教育出版社，2023