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60秒倒计时设计

数字电子技术课程设计

——60秒计时器

指导教师:姚淑霞、孙新娟

学院：信息工程学院

班级：电信120

姓名：李晓（200912014）

秦超峰（200912029）

60秒倒计时器的设计

一、设计要求与任务

1、学习调试电子电路，锻炼实际动手能力。

2、理解555定时器工作原理，制作60秒计时器。

二、设计原理

1、1秒的信号用555定时器产生

其中R1、R2都是51KΩ,电容为C1=C2=9μF.

2、60秒计数器可以由两块MSI计数器构成，一块十进制，一块六进制，组合起来就构成六十进制计数器。实验室可提供的MSI计数器有T21

3、T217、74LS90、74LS190、74LS192、74LS160等，在这里我采用74LS190设计，74LS190是十进制同步加法/减法计数器，具有直接清零、异步置数功能。

3、减法计数器的输出经过4511译码器译码之后，传给八段数码管，显示出60秒的各个状态。

4、60秒的一个循环由或门芯片74LS32完成。实现从60秒到0后重新回到60的功能

具体电路如下：

三、实验所用芯片介绍

1、555定时器

555定时器引脚图：

2、74LS190是双时钟方式的十进制可逆计数器。下面介绍74LS190的引脚图和74LS190的功能表。

图1 74LS190引脚图

可以根据74LS190的引脚图来实现硬件连接，图2中P0、P1、P2、P3分别为D0、D1、D2、D3，可以通过LD=0，给这四个引脚接高电平或低电平来实现置数，Q0、Q1、Q2、Q3为74LS190的输出端，可以直接接七段数码显示译码器。

根据表1中74LS190的功能表，当LD=1，CR=0，CPD=1时，如果有时钟脉冲加到CPU端，则计数器在预置数的基础上进行加法计数，当计到9（1001）时，CO端输出进位下降沿跳变脉冲；当LD=1，CR=0，CPU=1时，如果有时钟脉冲加到CPD端，则计数器在预置数的基础上进行减法计数，当计到0（0000）时，BO 端输出借位下降沿跳变脉冲。

表1 74LS190功能表

3、译码器4511引脚图：

4511内部原理图4、或门74LS32引脚图：

四、实现功能及操作说明

1、实现60进制

要想实现六十进制，则一开始要将U3置成六，必须使LD=0，才能置数；但要实现减计数，又必须使LD=1。所以我使用了CR的清零功能，总开关闭合时，CR=1，此时显示为0，总开关断开时，CR=0，减计数开始，U4上BO输出借位为0，LD接BO=0，给U3置数，下一瞬间，BO=1，LD=1，则U3从六开始递减。U4有借位输出，U3则减1，如此递减，直到U3、U4全减为0，LD又给U3置数。一直循环形成六十进制。

2、显示器

直接用仿真和硬件上的七段数码显示译码器。（共阴）

3、开关控制操作

倒计时开始之前开关J2断开，J1和J3都闭合

倒计时开始，打开开关J1，再次闭合J1，复位到60

暂停倒计时，打开开关J3

五、实验结果及分析

（一）在MULTISIM中进行仿真

用Multisim2001进行模拟仿真，按照实验设计好的电路在Multisim

中进行放置元件、设置电路参数、连接各元件，然后进行功能测试，经几次

修改布线错误最终仿真成功。

（二）实验分析

将两片74LS190连成六十进制，通过译码器4511,接到八段数码管（共

阴）上。用555定时器结成一个多谐振荡器，产生1秒的脉冲，1秒脉冲产

生的有误差，仿真时产生的误差为0.014s。实际电路中由于电路焊的技术很

差，结果导致脉冲没有输入给减法器，60个状态不能发生连续跳转。经过排

查没有发现明显的连接错误，再加上时间紧迫没能查出具体原因。

六、心得体会

本次课程设计使我对数字电子技术有了更进一步的熟悉，实际操作和课本上的知识有很大联系，但又高于课本，一个看似很简单的电路，要动手把它设计出

来就比较困难了，要求我们在以后的学习中注意，要把课本上所学到的知识和实际联系起来，同时通过本次电路的设计，不但巩固了所学知识，也使我们把理论与实践从真正意义上结合起来，增强了学习的兴趣，考验了我们借助互联网络搜集、查阅相关文献资料，和组织材料的综合能力。

在这两周的学习与实验中，我感觉有了很大的收获：首先，通过实验及查阅相关资料使自己对课本上的知识有了更深的掌握，更好的理解，使自己的理论知识与实际相结合，同时实验也增强了我个人的动手能力。对我们学生来说，理论与实际同样重要，这是我们以后在工作中说明自己能力的一个重要标准。另外，针对设计中出现的问题，通过查资料和请教老师，得到解决后，更增加了自己设计的信心。实际与理论同样重要，这次课程设计对我无论是以后的工作还是学习都有莫大的帮助。最后顺利完成设计任务，在这里我真诚地感谢我的指导老师！

七、参考文献

阎石主编. 数字电子技术基础. 第五版. 高等教育出版社

毕满清主编.电子技术实验与课程设计. 第3版. 机械工业出版社

陈汝全主编. 电子技术常用器件应用手册. 第2版. 机械工业出版社

实验二60秒倒计时电路设计的实验报告

实验二60秒倒计时电路设计的实验报告一、实验目的 1.进一步熟悉Quartus II混合层次化设计方法。 2.学习7段数码管的驱动设计方法。二、实验内容 60秒倒计时电路如图1所示。其中，模块cnt_d60完成60倒计数，输出结果为2位十进制BCD码。模块SCNA_LED完成BCD码到7段数码管显示译码功能。图1 60秒倒计时电路图2 60秒倒计时底层电路 60倒计数模块cnt_d60底层电路如图2所示。主要由2片74192（双向十进制计数器）

构成。模块cnt_d60和SCNA_LED的源设计文档（cnt_d60.bdf和SCAN_LED.vhd）提供给大家。要求大家建立新工程，为模块cnt_d60和SCNA_LED新建封装（*.bsf），并根据图1完成顶层60秒倒计时电路设计。完成以上程序设计，编译时器件选择Cyclone系列的EP1C12Q240C8。引脚锁定参考表1内容。注意：应把未分配管脚置为三态输入，切记！！表1 实验连线 1.原理图设计输入（1）首先将模块cnt_d60和SCNA_LED的源文件放在等一下需要建立的文件中，打开QuartusII软件。（2）选择路径。选择File/New Project Wizard。添写后以后，单击“NEXT”进入下一步。（3）添加设计文件，在File name中选择路径然后添加模块cnt_d60和SCNA_LED的源文件，点击“Next”。（4）选择FPGA器件。Family选择Cyclone，先在Packge选择Any QFP，Pin Count 选择240，Speed grade选择8；然后在Available device中选择EP1C12Q240C8，点击“Next”。（5）选择外部综合器、仿真器和时序分析器。设置好后，单击“NEXT”进入下一步。（6）结束设置。“工程设置统计”窗口，列出了工程的相关设置情况。最后单击“Finish”，结束工程设置。（7）建立原理图文件。点击cnt_d60文件，然后点击File/Crete/Update/Create Symbol Files For Current file以新建原理图封装文件方式，然后以同样的方式创建原理图SCNA_LED封装文件，文件格式都为*bdf。保存原理图文件。选择File/Save As…菜单，存为testone文件，选择Edit/Insert Symbol…（或直接双击原理图空白处）打开元器件库窗口，选择合理的器件（封装好的cnt_d60文件和SCNA_LED文件都在里面）按图1完成60秒倒计时电路原理图设计，完成后选择File/Save…保存原理图。（8）综合编译。编译之前，打开原理图文件，选择Project/Set as Top-Level Entity，以确保当前编译的文件为顶层的实体文件。然后选择Processing/Start Compilation，进行综合分析，直至编译通过为止。（9）保护设计中没有使用到的引脚。对于FPGA芯片（包括EP1C12Q240C8），在做Quartus II工程时必须将未分配的管脚置为三态输入。选择Assignments\Device… 打开工程设置窗口。在Category中选择Device项，然后在Available Devices栏中，选中EP1C12Q240器件，再单击Device & Pin Options…按钮，在弹出窗口（中选择Unused Pins栏，然后设置Reserve all unused pins为AS input tri-stated。推荐把未分配管脚置为三态输入。如未将未分配管脚置为三态输入，将可能导致主芯片或外围芯片损坏，切记！！

课程设计_单片机__60秒秒表汇编

目录前言 (2) 1.总体设计方案 (3) 2硬件设计方案 (3) 2.1 电路原理 (3) 2.2 电路原理图 (4) 3.软件设计（加流程图） (6) 3.1函数流程图 (6) 3.2 算法描述 (9) 3.3源程序 (10) 4系统的安装调试 (11) 5课程设计总结与体会 (12) 6.参考文献 (14)

前言单片机是一种集成电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计时器等功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路）集成到一块硅片上构成的一个小而完善的微型计算机系统，在工业控制领域的广泛应用。从上世纪80年代，由当时的4位、8位单片机，发展到现在的32位300M的高速单片机。单片微型计算机简称单片机，是典型的嵌入式微控制器单片机又称单片微控制器，它不是完成某一个逻辑功能的芯片，而是把一个计算机系统集成到一个芯片上。单片机由运算器，控制器，存储器，输入输出设备构成，相当于一个微型的计算机（最小系统），和计算机相比，单片机缺少了外围设备等。概括的讲：一块芯片就成了一台计算机。它的体积小、质量轻、价格便宜、为学习、应用和开发提供了便利条件。同时，学习使用单片机是了解计算机原理与结构的最佳选择。它最早是被用在工业控制领域。由于单片机在工业控制领域的广泛应用，单片机由仅有CPU的专用处理器芯片发展而来。最早的设计理念是通过将大量外围设备和CPU集成在一个芯片中，使计算机系统更小，更容易集成进复杂的而对体积要求严格的控制设备当中。本次课程设计要求制作一个秒表，开始时，显示“00”，第1次按下按钮后就开始计时；第2次按按钮后，计时停止；第3次按按钮后，计时归零。

软件延时实现60秒计时器

一、实验任务如下图所示，在A T89S51单片机的P0和P2端口分别接有两个静态共阴数码管，P0口驱动显示秒时间的十位，而P2口驱动显示秒时间的个位。二、电路原理图图11.1 三、硬件连线参照教程十的方法完成硬件连线（只是去掉按键部分）。四、程序设计内容 1在设计过程中我们用一个存储单元作为秒计数单元，当一秒钟到来时，就让秒计数单元加1，当秒计数达到60时，就自动返回到0，从新秒计数。 2对于秒计数单元中的数据要把它十位数和个数分开，方法仍采用对10整除和对10求余。 3在数码上显示，仍通过查表的方式完成。 4一秒时间的产生在这里我们采用软件精确延时的方法来完成，经过精确计算得到1秒时间为1.002秒。 DELY1S: MOV R5,#100 D2: MOV R6,#20 D1: MOV R7,#248 DJNZ R7,$

DJNZ R6,D1 DJNZ R5,D2 RET 五、程序框图图11.2 六、汇编源程序 Second EQU 30H ORG 0 START: MOV Second,#00H NEXT: MOV A,Second MOV B,#10 DIV AB MOV DPTR,#TABLE MOVC A,@A+DPTR MOV P0,A MOV A,B MOVC A,@A+DPTR MOV P2,A LCALL DELY1S INC Second MOV A,Second CJNE A,#60,NEXT LJMP START

DELY1S: MOV R5,#100 D2: MOV R6,#20 D1: MOV R7,#248 DJNZ R7,$ DJNZ R6,D1 DJNZ R5,D2 RET TABLE: DB 3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H,7FH,6FH END 七、C语言源程序 #include unsigned char code table[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66, 0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f}; unsigned char Second; void delay1s(void) { unsigned char i,j,k; for(k=100;k>0;k--) for(i=20;i>0;i--) for(j=248;j>0;j--); } void main(void) { Second=0; P0=table[Second/10]; P2=table[Second%10]; while(1) { delay1s(); Second++; if(Second==60) { Second=0; } P0=table[Second/10]; P2=table[Second%10]; } }