1 设计任务描述1.1设计题目：24秒倒计时牌1.2设计要求1.2.1 设计目的(1)掌握24秒倒计时牌的组装方法与技巧；(2)掌握元器件的实现功能与使用；(3)能够通过对元器件组装来实现各种功能的电路；1.2.2 基本要求(1)可手动暂停,还原；(2)到0时有长报警,到倒数5秒时每秒有一声短报警；(3)可显示计数，每过十秒有一次闪烁；1.2.3 发挥部分(1)24秒可调；2 设计思路24秒倒计时器牌的核心部分是倒计时部分，我选择了两个74HC290连级来实现，因为它有置数端和预置端，可完成可调的倒计时器。
本次设计有基本要求：可手动暂停、还原；每十秒显示器闪烁一次；到倒数5秒时每秒有一声短报警，到0秒时是长报警，发挥部分是24秒可调。
首先是要给计时器提供一个秒脉冲发生器，由于555定时器内部的比较器灵敏度非常高，输出驱动电流大，功能灵活，而且采用差分电路形式，用555定时器组成的多谐振荡器的振荡频率手电源电压和温度变化的影响很小，因此采用555定时器来提供发生脉冲。
手动暂停还原中，由于需要暂时锁住显示器显示的数，所以可以在秒脉冲的输出端加一个开关，当要计数时关闭开关进行计数，需要暂停时断开开关终止秒脉冲的输入，即可实现手动暂停还原此时显示器保持原来的数字。
每十秒显示器闪烁一次，若想有闪烁效果需要给需要给显示器提供5~10赫兹的脉冲信号才能有闪烁效果，只要当个位为“0000”时闪烁即为每十秒闪烁一次，通过各种门电路把“0000”的信号与5~10赫兹的脉冲信号共同作用提供给显示器。
到5秒时开始每秒都有一次短报警，到0秒时是长报警，则十位输出是“0000”，5秒时个位的最高位也为零，使个位输出“101”、“100”、“011”、“010”、“001”时有效列真值表，通过门来连接；当为“000”时，为长报警。
给短报警一个500赫兹的脉冲信号，给长报警一个1000赫兹的脉冲信号，再通过一个或门来控制输出那个报警信号提供给报警电路。
24秒可调，在74HC192的预置端加入开关来调节想要预置的秒数。
3设计方框图个位 显示器十位 显示器十秒闪烁 长报警秒脉冲信号十分频短报警置数 暂停与启动译码驱动部分译码驱动部分信号发生器信号发生器信号发生器二分频十分频十分频倒计时器倒计时器4 各部分电路设计及参数计算4.1秒脉冲发生装置通过555定时器来实现输出1000赫兹的脉冲信号发生源，为得到1赫兹的秒脉冲信号，用三个十分频来实现， 74290N是一种能实现是分频的非常简易芯片。
此555定时器频率为1000赫兹，60%占空比，即高电平站一个周期的十分之八。
555定时器组件工作在自激震荡状态。
其振荡频率与定时元件的关系如下：f=1/T=1.43/（R1+2R2）（4.1）选择定时电容值为10nF，且带入f＝1000Hz，可求得：R 1+2R2=1.43×105 （4.2）高占空比为DH= （R1+R2）/（R1+2R2）（4.3）低占空比为DL= R2/（R1+2R2）（4.4）现要求DH=0.6，DL=0.4，能确定R1与R2的关系进而求出R1=28.86KƱ，R2=57.72 KƱ输出1赫兹4.2 到0时有长报警,到倒数5秒时每秒有一声短报警电路设计长报警短报警输入1赫兹秒脉冲此部分是通过各种门来实现长报警与短警的。
到0时有长报警,到倒数5秒时每秒有一声短报警，它们的共同部分是十位为“0000”，并且个位的最高位为了“0”在一起组成一个固定输出端。
列真值表：表4.3真值表QC QB QA L 0 0 0 0 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 1 1 1 1 0 0 111_ _ _ _ _ _ _ _ L= Q C Q B Q A + Q C Q B Q A +Q C Q B Q A +Q C Q B Q A +Q C Q B Q A_ _ _ = Q C Q B +Q C Q B +Q B Q A通过非门、与门、或非门来连接实现1秒到5秒有效。
在零秒时，“000”时用一个或非门（三个输入端、一个输出端）实现，再把这两个不同的输出信号与前述的固定端分别用与门连接，给短报警一个500赫兹的脉冲信号，给长报警一个1000赫兹的脉冲信号，再通过一个或门来控制输出那个报警信号提供给报警电路。
4.3信号发生装置555_VIRT UAL T ime rGNDDIS OUTRST VCCTHR CONTRI 57.72kΩR 1115.4kΩR 2100ΩR l 10nF C 10nF Cf5V Vs 046452013555_VIRT UAL T ime rGNDDIS OUTRST VCCTHR CONTRI 28.86kΩR 157.72kΩR 2100ΩR l10nF C10nF Cf5V Vs 0494827192829（A ） （B ）用555定时器芯片组成的多谐振荡器如图（A ）（B ）：其中R 2相当一个定时电阻决定C 的放电的持续时间，起始时，电容C 上电压V C 因放电而下降，当其500赫兹 脉冲信号1000赫兹脉冲信号值低于下阈值1/3V CC 时定时器被触发端触，输转换为高电平，释放电晶体管截止。
电容C 开始充电，以（R １＋R 2）C 的常数趋向V CC 。
当电容上电压V C 上升到上阈值2/3V CC 时，输出又转换为低电平，并使放电晶体管导电。
电容C 又重新通过R 2和放电晶体管放电，近似以R 2C 的时常数趋向于零。
当电容C 上电压下降到1/3V CC 时，开始新的循环。
如此反复，定时器连续震荡，在输出端产生矩形脉冲在电容C 上形成近似锯齿波的波形。
根据上述分析，利用电路暂态分析的三要素法，得电容C 充电的电压表为 V C =1/3V CC +2/3V CC （1-e -t/τ） （4.4）式中， τ =(R 1+R 2)C （4.5） t=t pH 时V C =V CC ，充电结束。
即：V C =2/3V CC =1/3V CC +2/3V CC （1-e -t/(R1＋R2)C ) （4.6）从上式中可求得 t pH =(R 1+R 2)C ln2=0.7(R 1+R 2) C=0.7(R 1+R 2)C （4.7）同理可求得C 放电的电压表示为 V C =2/3V CC e -t/ R2C ， t=t pL 时，V C =1/3V CC ，，放电结束，从式V C =2/3V CC e -t/ R2C （4.8）可得V C =1/3V CC =2/3V CC e -t/ R2C （4.9） t pL =τln20.7R 2 （4.10）振荡周期为 T=t pH +t pL =0.7（ R １＋2R 2）C （4.11） 振荡频率为 f=1/T=1.43/(R 1+R 2)C （4.12）T图4.3工作波形4.4分频电路pLt pH tov cv 13CC Vtt23CC V 024秒倒计时牌图4.4分频电路在数字逻辑电路中，脉冲分频器通常采用计数式分频电路。
计数器本身就可以作为分频器，用作分频器的计数器，主要关心的不是计数器则采用什么码型，计数器处于什么状态，也不需要译码显示等等。
作为分频器，考虑的是输出脉冲与输入脉冲的重复频率之间存在什么关系，即电路的分频系数是多少，以及输出脉冲是不是对称方波等分频系数为整数的分频器，其输入脉冲一般是周期性脉冲，如果要求分频器的输出脉冲为对称方波，则要求输入脉冲必须是对称方波。
由于信号发生器提供的是1000赫兹的脉冲信号，使用了3个74290N 来进行三次十分频是输出为1赫兹的脉冲信号。
按照8421BCD 码进行加法计数的74290N 提供了两个复位控制端置0、置9，能通过多种方式实现十进制计数。
4.5报警发生装置输出1赫兹脉冲信号信号发生器24秒倒计时牌输入500赫兹、1000赫兹的脉冲信号如上（A）（B）图：555定时器芯片可拓展到不同的实际应用：按键去抖动电路；延迟驱动器；漏脉冲检测器；可编程的定时器；分频器；压控振荡器；频率计；玩具器件；电灯调光器；亮/暗检测器；红外线发射/接收器；开关电源时钟电路，在这里信号发生器用555定时器芯片来提供5工作过程分析24秒倒计时器的主体部分是倒计时功能，通过对这次课程设计的基本要求首先选择了74LS192N，因为它不仅能进行加法减法的可逆运算，还有置零端和置数端为后续设计提供了良好的条件其余的部分为补助与补充部分，计数器的动力来源是秒脉冲信号利用555定时器来实现，由他产生1000赫兹的脉冲再通过三个十分频达到秒脉冲信号的实现，分频器一般分为三类，分频系数为整数，输出脉冲不是对称方波而是矩形波的分频器；分频系数为整数，输出脉冲为对称方波的分频器；分频系数为非整数，输出脉冲肯定不是方波而是矩形波的分频器。
其中的报警、闪烁要通过计算来细心地设计组装成呢不过达到基本要求的电路。
报警电路中要识别5秒、0秒的电路特性，因为只与计数器的输出信号有关，可以计算来用各种非门、与门、或门、与非门、或非门来连接完成。
闪烁部分由555定时器来1000赫兹的脉冲再通过二个十分频达到10赫兹再由一个二分频来实现5赫兹的脉冲来实现闪烁，由于74HC4511又熄灭功能因而能实现闪烁的效果，在提供提个触发器当个微为零时是译码器实现功能。
当把倒计时器的预置开关调到“0010”“0100”就可使预置端为24，再通过加入一个开关实现暂停功能。
6元器件清单序号元件名称规格及用途数量1 定时器555VIRTUAL-YIMER 32 倒计数器74LS192N 23 计数器74LS290N 34 译码显示器74HC4511 25 或非门74HC27N-6V 56 与门74LS18D 97 与非门74LS03N 28 非门74HC05N-6V 49 D触发器74LS74 310 电阻28.86kΩ 311 电阻57.72kΩ 412 电阻115.4kΩ 113 电容PB-DPST 814 电阻100Ω 415 单刀双掷开关STDP-OPEN 97主要原器件介绍7.1 计数器 74LS192N7.1.1引脚图U 574LS192NA 15B 1C 10D 9UP 5QA 3QB 2QC 6QD 7DOWN4~LOAD 11~BO 13~CO12CLR 147.1.2 功能表 CR LD UPDOWN3D 2D 1D 0D Q 3Q 2Q 1Q 01×××××××0 0 × ×3D 2D 1D 0D 3D 2D 1D 0D0 1 1××××增计时减计时保持0 1 1 × × × ×0 1 1 1 × × × ×7.1.3功能介绍可逆计数器74LS192是双时钟方式的。
