30秒倒数计时器设计
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实验二篮球30秒倒计时电路的设计一、设计任务用小规模集成电路设计篮球比赛中30秒进攻倒计时电路二、设计要求用555定时器产生1秒的标准脉冲信号, 显示器为三十进制计数器,当计时时间到,显示器显示00, 电路具有时间显示功能,计数器清零、启动和暂停/连续计时利用外部开关控制。
电路框图如下图所示。
三、实验原理1、标准秒脉冲发生电路标准秒脉冲发生电路如图2所示,它由555定时器组成多谐振荡器,定时元件R1为15KΩ,R2为688Ω,C为10μF,产生1Hz的标准脉冲信号。
振荡器的频率约为:f= 1.443 / [ ( R1 + 2 R2 ) C2、计数器及译码显示电路计数器采用74LS192同步可逆双时钟计数器。
74LS192的UP、DOWN端分别是加/减计数器的时钟输入端。
在置数控制端LOAD = 1、清零端CLR = 0的情况下,若DOWN = 1, 计数脉冲加入到UP端,则计数器在预置数的基础上完成加计数, CO′端发出进位负跳变脉冲;若UP = 1, 计数脉冲加入到DOWN端,则计数器在预置数的基础上完成减计数,当减计数到0时, BO′借位输出端发出借位负跳变脉冲。
LOAD为异步并行置数控制端,当LOAD′= 0时,计数器置数,LOAD = 1时,计数器处于计数状态。
计数器及译码显示电路如图4所示。
用两片74LS192设计成三十进制减法计数器,由74LS47译码,七段码显示器显示计时时间。
计数器个位接成十进制,置数端A、B、C、D均接低电平“0”。
计数器十位接成三进制, A、B两置数端接高电平“1”, C、D端接低电平“0”。
计数脉冲信号接入个位计数器的DOWN减脉冲输入端(UP端接高电平) 。
根据设计要求,计数器计数到零时应停止计数,为此,将十位计数器的BO′借位端与脉冲信号源通过与门联接,使计数到零时,BO2′= 0,封锁CP信号,计数器保持零状态不变,控制电路发出报警声信号,使报警电路工作,信号灯亮。
篮球比赛30秒倒计时电路设计篮球比赛倒计时是体育比赛中非常重要的一个环节,倒计时电路的设计对于比赛的顺利进行起着至关重要的作用。
本文将以设计一个篮球比赛倒计时电路为例,详细介绍其设计原理和实现方法。
一、需求分析篮球比赛倒计时电路的主要功能是实现倒计时功能,包括显示比赛剩余时间和报警功能。
根据题目要求为30秒倒计时,那么需要设计一个能够精确计时30秒的电路。
二、设计思路由于需要实现精确的倒计时,可以采用计时器和显示器结合的方式来实现。
同时,为了能够及时提醒比赛进行者和观众,还需要设计报警功能。
三、电路设计在电路设计方面,可以采用数字集成电路来实现。
1.计时功能设计可以选择一个可编程集成电路(IC)或者计时集成电路(IC)来作为倒计时器。
作为一个例子,可以选择一个7490集成电路作为计时器。
7490是一个具有十进制计数器的集成电路,可以实现从0-9的十进制计数。
其中,用于个位数倒计时的是7490的1号引脚(QA)和15号引脚(QD),用于十位数倒计时的是7490的5号引脚(QA)和11号引脚(QD)。
计时器的输入引脚可以由外部触发器或者时钟发生器提供。
2.显示功能设计可以选择七段LED显示器来显示倒计时的时间。
七段LED显示器是由七个LED组成的,每个LED代表一个数字。
可以通过将不同的LED点亮来显示不同的数字。
具体显示方式可以参考七段LED显示器的数据手册。
3.报警功能设计为了实现报警功能,可以选择一个蜂鸣器作为报警器。
蜂鸣器可以通过输入电流来发出声音。
可以将蜂鸣器与倒计时器相连,当倒计时达到0时,触发报警器发出声音。
四、电路实现根据上述设计思路和步骤,可以将电路实现如下:1.连接7490计时器与七段LED显示器,根据7490计时器的倒计时情况,通过输出引脚来控制LED显示器中的LED点亮情况,从而实现对时间的显示。
2.连接倒计时器与蜂鸣器,当倒计时器倒计时到0时,触发蜂鸣器发出声音,提醒比赛进行者和观众。
课程设计报告题目30S 定时器设计院部名称班级学生姓名学号指导教师目录、, 、-前言一、电路设计原理与方案 (4)1.1 设计原理 (4)1.2 设计方案 (4)二、各单元电路设计 (4)2.1 脉冲发生电路 (4)2.2 计数电路 (6)2.3 译码显示电路 (8)2.4 控制电路 (10)三、仿真原理图 (11)四、总结 (13)附录、元件清单 (14).、八、一前言电子课程设计是电子技术学习中非常重要的一个环节,是将理论知识和实践能力相统一的一个环节,是真正锻炼学生能力的一个环节。
在许多领域中计时器均得到普遍应用,诸如在体育比赛,定时报警器、游戏中的倒时器,交通信号灯、红绿灯、行人灯、交通纤毫控制机、还可以用来做时间提醒设备等等,由此可见计时器在现代社会是何其重要的。
本设计主要能完成:显示30 秒倒计时功能;系统设置外部操作开关,控制计时器的直接清零、启动和暂停/ 连续功能;在直接清零时,数码管显示器全部显示为“ 0”;计时器为30 秒递减计时其计时间隔为0.1 秒;计时器递减计时到零时,数码显示器不灭灯,同时发光二极管LED点亮,停止减计数等。
整个电路的设计借助于Multisim 12.0 仿真软件和数字逻辑电路相关理论知识,并在Multisim 12.0 下设计和进行仿真,得到了预期的结果。
一、电路设计原理与设计方案1.1 设计原理我们可以用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,再通过译码器74LS48把输入的8421BC血经过内部作和电路“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控制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。
1.2 设计方案该系统应包括秒脉冲发生器、计数器、译码显示电路、辅助时序控制电路(简称控制电路)等几部分构成。
电子技术课程设计报告设计题目:数字显示30秒倒计时器电路设计1、课程设计目的、意义设计目的:(1)依照原理图分析各单元电路的功能;(2)熟悉电路中所用到的1各集成块的1管脚及其功能;(3)进行电路的装接、调试,直到电路能达到规定的设计要求;(4)写出完整、详细的课程设计报告。
设计意义:数字显示30秒倒计时器是一个简单的数字电路,但是它能够扩展到很多实际应用当中来,比如篮球倒计时器、交通灯倒计时器等等。
2、设计题方案比较、论证设计方案:分析设计任务,计数器和操纵电路是系统的要紧部份。
计数器完成30秒计时功能,而操纵电路具有直接操纵计数器的启动设计、译码显示电路的显示和灭灯功能。
当启动开关闭合时,操纵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“30”字样;当启动开关断开时,计数器开始计数;处于维持状态。
系统设计框图如图2-1所示。
数字显示30秒倒计时器实验电路如图2-2所示。
图2-1图2-23、各单元电路设计,元器件参数计算、选择、电路图绘制,整体电路图递减计数器模块计数器选用汇总规模集成电路74LS192进行设计较为简单,74LS192是十进制可编程同步加锁计数器,它采纳8421码二-十进制编码,而且有直接清零、置数、加锁计数功能。
图2-3是74LS192外引脚。
图中CPU 、CPD别离加计数、减计数的时钟脉冲输入端(上升沿有效)。
LD是异步并行置数操纵端(低电平有效),CO、BO别离是进位、借位输出端(低电平有效),CR是异步清零端,D3-D是并行数据输入端,Q3-Q是输出端。
74LS192的功能表见下表所示。
秒信号产生器秒信号产生器的电路是利用 555 按时器(图3-1)组成的秒信号发生器。
NE555 芯片有单稳态电路功能,可发生方波信号,可适当的选择电阻、电容,使其输出信号的周期为 1 秒。
本电路输出脉冲的周期为:T=*(R1+2*R2)*C,假设 T=1s,令 C=10μF,R1=39kΩ,那么R2=51k Ω。
30秒倒计时计数器设计——数字电子计数基础课程设计学院:计算机学院专业班级:通信工程10-2班时间:2013年1月7日目录设计要求 (3)正文一、倒计时器组成及原理 (3)1.1倒计时计数器组成 (3)1.2工作原理 (3)二、拟定设计方案 (4)2.1用Multisim进行仿真设计 (4)2.2设计实现数码管显示 (4)2.3设计555定时振荡实现秒振荡发生功能 (4)2.4设计实现减法计数功能 (5)2.5设计实现二位数减法计数功能 (5)2.6设计实现反馈电路实现30秒计数功能 (5)2.7设计实现控制电路实现启动、清零/复位和暂停/继续计数控制电路 (5)2.7.1清零/复位电路 (5)2.7.2暂停/继续计数电路 (6)2.7.3启动电路 (7)2.8设计实现闪烁报警电路 (8)三、功能说明总结 (9)四、课程设计小结 (9)参考文献 (10)附录:一、电路原理图 (11)二、元器件明细表 (11)设计要求:设计30秒倒计时计数器。
30秒倒计时器的设计功能要求包括:1、具有30秒倒计时功能;2、设置外部操作开关,控制计时器的直接清零/复位、开始和暂停/连续计数功能;3、计时器计时间隔为1秒;4、计时器递减计时到零时,数码显示器不灭灯,保持并闪烁光电报警。
5、计时器暂停计数时,数码管闪烁提醒;正文:一、倒计时器组成及原理1.1倒计时计数器组成倒计时计数器选用TTL集成电路,主要由秒定时振荡发生器、减法计数器、译码器、七段数码显示器、控制电路、闪烁报警电路等组成,在电路工作过程中,电路能够通过控制器实现开始计数、清零/复位、暂停/继续计数等功能,在倒计时结束保持00状态并不断闪烁提示报警,原理图如下:图11.2工作原理当电路工作时,由555定时器组成多谐振荡器,选取适当的电容使振荡周期为1s;用两片减法计数器芯片级联组成二位数计数器,用七段数码管显示计数;控制电路通过控制减法计数器的控制端实现对电路保留、启动、清零/复位和暂停/继续计数功能的控制;利用JK 触发器的翻转状态特性和译码器BI/RBO端的控制实现闪烁报警功能。
30秒计时器设计报告资料设计报告资料:30秒计时器【一、项目概述】本项目旨在设计一个30秒计时器,能够在用户设定的时间内精准计时,同时显示剩余的时间,并且在倒计时结束时发出提醒音。
【二、项目需求】1.设计一个可调节的计时器,用户可以通过设置按钮来调整计时时间。
2.使用LCD显示剩余时间,以便用户能够清楚地看到剩余多少时间。
3.在倒计时结束时能够发出声音提醒用户。
【三、硬件设计】1. 主控芯片:使用Arduino Uno作为主控芯片。
2.倒计时显示屏:使用16x2字符LCD显示屏,能够显示剩余时间。
3.按钮:使用两个按钮,一个用来增加时间,一个用来减少时间。
4.喇叭:使用一个喇叭用于发出提醒音。
【四、软件设计】1.初始化:设定默认的计时时间为30秒,并将剩余时间显示在LCD 上。
2. 按钮检测:使用Arduino的digitalRead(函数来检测按键是否按下。
3.按钮处理:根据按钮的不同,增加或减少计时时间,并在LCD上更新剩余时间。
4. 计时:使用Arduino的millis(函数来获取当前时间,并与设定的倒计时时间相减,得到剩余时间,并在LCD上更新。
5.提醒音:当剩余时间为0时,发出提醒音。
【五、关键技术】1. 使用Arduino Uno作为主控芯片,能够方便地编程和控制其他硬件模块。
2.使用16x2字符LCD显示屏,能够显示剩余时间,并且在计时过程中能够实时更新。
3.使用按钮进行计时时间的调节,能够方便地对计时时间进行设置。
4.使用喇叭发出提醒音,提醒用户计时结束。
【六、预期成果】通过完成本项目,可以得到一个功能完善的30秒计时器,用户可以通过按钮来调节计时时间,并能够清晰地看到剩余时间的显示。
同时,在倒计时结束时会发出提醒音,提醒用户时间到了。
【七、项目进度安排】1. 第一周:收集所需硬件和软件资料,搭建开发环境并熟悉Arduino编程技术。
2.第二周:完成硬件设计,连接主控芯片、LCD显示屏、按钮和喇叭,并进行初步调试。
天津工业大学电子CAD课程设计报告书三、总体方案)本设计由硬件设计和软件设计两部分组成,总电路如图1所示,硬件设计主要包括单片机芯片选择,数码管选择及晶振,电容,电阻等元器件的选择及其参数的确定;软件设计主要是实现30秒倒计时程序的编写,包括利用中断实现1秒的定时及30秒的倒计时。
具体设计:通过AT89C51型号单片机,由P0 I/O引脚分别控制7SEG–MPX2–CA型号数码管,通过单片机的和控制选通数码管控制十位和个位,达到显示30秒倒计时的目的。
30秒倒计时,到0时1KHZ 声音报警,LED 2 秒闪烁一次。
4 秒后声光停图1 30秒倒计时总体电路设计硬件设计方法AT89C51的芯片概述AT89C51是一个低功耗,高性能CMOS 8位单片机,片内含4k BytesISP(In-system programmable)的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器,器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造,兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构,芯片内集成了通用8位中央处理器和ISP Flash存储单元,功能强大的微型计算机的AT89S52可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案。
AT89C单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。
其工作电压在-5V,一般我们选用+5V电压。
外形及引脚排列如图2所示:AT89C51主要特性图2:AT89C51的核心电路框图。
LED数码管显示器概述本设计中采用的是7SEG–MPX2 –CA型号7段共阳数码管,它是一种半导体发光器件,其基本单元是发光二极管。
实物如图3所示:图3 7SEG–MPX2–CA型号数码管图5 程序框图软件设计方法;定时/计数器初值计算(1)本电路应用TIMER0 MODE 16位计数器的计时中断法。
(2)12M的晶振每秒可以产生1M个机器周期,1秒等于1000000微秒,而每一计时脉冲是1微秒,因此需输入100000个计时脉冲,方可达到1秒的时间。
30秒倒计时计数器设计——数字电子计数基础课程设计学院:计算机学院专业班级:通信工程10-2班时间:2013年1月7日目录设计要求 (3)正文一、倒计时器组成及原理 (3)1.1倒计时计数器组成 (3)1.2工作原理 (3)二、拟定设计方案 (4)2.1用Multisim进行仿真设计 (4)2.2设计实现数码管显示 (4)2.3设计555定时振荡实现秒振荡发生功能 (4)2.4设计实现减法计数功能 (5)2.5设计实现二位数减法计数功能 (5)2.6设计实现反馈电路实现30秒计数功能 (5)2.7设计实现控制电路实现启动、清零/复位和暂停/继续计数控制电路 (5)2.7.1清零/复位电路 (5)2.7.2暂停/继续计数电路 (6)2.7.3启动电路 (7)2.8设计实现闪烁报警电路 (8)三、功能说明总结 (9)四、课程设计小结 (9)参考文献 (10)附录:一、电路原理图 (11)二、元器件明细表 (11)设计要求:设计30秒倒计时计数器。
30秒倒计时器的设计功能要求包括:1、具有30秒倒计时功能;2、设置外部操作开关,控制计时器的直接清零/复位、开始和暂停/连续计数功能;3、计时器计时间隔为1秒;4、计时器递减计时到零时,数码显示器不灭灯,保持并闪烁光电报警。
5、计时器暂停计数时,数码管闪烁提醒;正文:一、倒计时器组成及原理1.1倒计时计数器组成倒计时计数器选用TTL集成电路,主要由秒定时振荡发生器、减法计数器、译码器、七段数码显示器、控制电路、闪烁报警电路等组成,在电路工作过程中,电路能够通过控制器实现开始计数、清零/复位、暂停/继续计数等功能,在倒计时结束保持00状态并不断闪烁提示报警,原理图如下:图11.2工作原理当电路工作时,由555定时器组成多谐振荡器,选取适当的电容使振荡周期为1s;用两片减法计数器芯片级联组成二位数计数器,用七段数码管显示计数;控制电路通过控制减法计数器的控制端实现对电路保留、启动、清零/复位和暂停/继续计数功能的控制;利用JK 触发器的翻转状态特性和译码器BI/RBO端的控制实现闪烁报警功能。
<<数字电子技术>>课程设计报告题目:数字倒计时设计专业:通信工程年级:2011级学学生姓名联系电指导老师:完成日期:2013年5月20日本课程设计利用了七段共阴显示数码管、74LS192芯片、74LS48芯片、蜂鸣器、电容、开关、电阻、74LS00芯片、74LS10芯片、NE555芯片、发光二极管、三极管、16脚底座、14脚底座、8脚底座等元件,完成了数字倒计时设计,这个设计能够实现具有显示计时功能,设置外部操作开关,启动和暂停/连续功能,计时器为递减计时,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。
本设计具有成本低,使用的元件少,制作简单,计时准确、精确、稳定,使用简单方便的特点。
关键词:七段共阴显示数码管;74LS192芯片;NE555芯片。
ABSTRACTThis course is designed to use the seven paragraphs Yin shows that digital tube,74ls192,74ls48 chip,buzzer,capacitors,switches,resistors,74ls00,74ls10 chip,NE555 chip,light emitting diode,triode,14,16 foot base,8 feet base element etc,completed a digital countdown design,this design can be achieved with display timer function,set the external switch operation,start and pause/continuous functions,timer for decreasing timing,timing interval of 1s,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 and using less component,make simple,time accurate,precise,stable,simple to use convenient characteristic.Key words:7,a total of Yin shows that digital tube;74ls192 chips;NE555 chips.摘要........................................... 错误!未定义书签。
信息与计算机学院课程设计课程设计报告(2011/2012 第1学期)设计题目30秒定时器指导教师学生班级学生姓名学生学号考核成绩上海商学院2011年11月内容摘要此30秒计时器功能齐全,可以直接清零、启动、暂停和连续以及具有光电报警功能。
可以方便的实现断点计时功能,当设计器递减到零时,会发出光电报警信号。
在直接清零时,数码管显示器直接显示为00;计时器为30秒递减计时,计时间隔为1秒;计时器递减到0时,再回到30。
此设计器设计时,采用模块化得设计思想,使设计起来更加简单、方便、快捷。
关键词:秒脉冲发生器74LS192 计数器译码显示电路目录第一章引言 (1)1.1课程设计意义 (1)1.2研究状况概述 (1)第二章课程设计分析 (2)2.1 设计目的: (2)2.2 设计思路: (2)第三章系统方案论证过程 (3)3.1 30秒定时器总体方框图 (3)第四章模块电路设计 (4)4.1秒脉冲电路 (4)4.2 减计数电路 (4)4.3 译码和数码显示电路 (5)4.4时序控制电路.................................................................................... 错误!未定义书签。
4.5 整机框图 (6)第五章主要元器件与设备 (8)5.1元器件清单 (8)第六章系统调试与结果分析 (9)6.1 系统调试 (9)6.2 结果分析........................................................................................... 错误!未定义书签。
第七章总结.. (10)参考文献 (10)致谢 (10)附页: (11)第一章引言1.1课程设计意义数字显示30秒定时器是一个简单的数字电路,然而它可以扩展到很多实际应用当中来,比如篮球倒计时器,交通灯倒计时器等等。
一.实验目的理解倒计时器工作原理,实现以中小规模集成电路设计计时器的方法,它是一种典型的数字电路,其中包括了组合逻辑电路和时序电路。
它是由时钟脉冲产生电路、计数电路、译码驱动及显示电路、报时电路及电源电路组成。
时钟脉冲采用555定时器构成多谐振荡电路产生,通过EDA软件Multisim10绘制了电子电路仿真原理图,并进行仿真,同时用万能板焊接制作了硬件实现电路。
二.系统原理框图图1系统原理框图一.1秒脉冲发生器:秒脉冲信号发生器需要产生一定精度和幅度的矩形波信号。
实现这样矩形波的方法很多,可以由非门和石英振荡器构成,可由单稳态电路构成,可以由施密特触发器构成,也可以由555点哭构成等。
不同的电路队矩形波频率的精度要求不同,由此可以选用不同电路结构的脉冲信号发生器。
本实验中由于脉冲信号作为计数器的计时脉冲,其精度直接影响计数器的精度,因此要求脉冲信号有比较高的精度。
一般情况下,要做出一个精度比较高的频率很低的振荡器有一定的难度工程上解决这一问题的办法就是先做一个频率比较高的矩形波震荡器,然后将其输出信号通过计数器进行多级分项,就可以得到频率比较低精度比较高的脉冲信号发生器,其精度取决于振荡器的精度和分级项数。
2.30秒减法计数器: 30秒减法计数器采用74LS192设计,74LS192是十进制同步加法|减法计数器,采用8421BCD码编码,具有直接清零异步置数功能。
3.控制电路按照系统的要求,电路应该完成以下4个功能;1)当操作直接清零按键时,要求计数器清零。
2)当启动按键闭合时,控制电路应封锁时钟信号CP(秒脉冲信号),同时计数器完成置数功能,显示器显示30秒字样。
当启动按键释放时,计数器开始减法计数。
3)当暂停连续开关处于暂停状态时,控制电路封锁计数脉冲,计数器停止计数,显示器显示原来的数,而且保持不变,当暂停连续开关处于连续状态时,计数器正常计数,另外,外部操作开关都应该采取消抖措施,以防止机械抖动造成电路工作不稳定。
4)当计数器递减到零时,控制电路输出报警信号,计数器保持状态不变。
三.方案设计与论证3.1时间脉冲产生电路方案一:由集成电路定时器555与RC组成的多谐振荡器作为时间标准信号源。
方案二:由14位二进制串行计数器/分频器和振荡器CD4060、BCD同步加法计数器CD4518构成的秒信号发生器。
图 2 石英晶体振荡器图电路中利用CD4060组成两部分电路。
一部分是14级分频器,其最高分频数为16384;另一部分是由外接电子表用石英晶体、电阻及电容构成振荡频率为32768Hz的振荡器。
震荡器输出经14级分频后在输出端Q14上得到1/2秒脉冲并送入由1/2 CD4518构成的二分频器,分频后在输出断Q1上得到秒基准脉冲。
方案选择:本课程设计中对秒脉冲信号的精度要求并不是很高,并且方案二中用CD4060和分频器构成的基准秒脉冲发生电路较于前者要复杂的多,而且CD4060和CD4518我们平常很少用,对其功能和引脚信息了解不多,所以,我们选用了方案一,用555定时器构成电路中的脉冲信号发生器。
3.2控制电路(1) 暂停/连续控制电路电路中通过外部操作开关控制脉冲信号的连续与暂停来实现整个电路的连续与暂停功能。
通过开关控制高低电平的接入,进而控制秒脉冲是否接入计数器,从而达到暂停和连续的功能。
原理图如下所示。
(2)置数/启动控制电路利用单刀双掷开关一端接地一端接电源,控制给计数电路的复位清零引脚接入高低电平3.3计数电路在数字系统中使用的最多的时序电路要算是计数器了。
计数器不仅能用于对时钟脉冲计数,还可以用于分频、定时、产生节拍脉冲和脉冲序列以及进行数字运算等。
计数器的种类非常多。
如果按计数器中的触发器是否同时翻转分类,可以将计数器分为同步式和异步式两种。
在同步计数器中,当时钟脉冲输入时触发器的翻转是同时发生的。
而在异步计数器中,触发器的翻转由先有后,不是同时发生的。
在设计中我们选择的是同步加/减计数器74LS192。
它是双时钟同步可逆计数器,是8421BCD码计数,其详细引脚图及功能表如下:图3.3.1 74LS192引脚图表3.3.1 74LS192功能表表中CR是清零端,LD是置数端,CPU 是加计数时钟输入端,CPD是减计数时钟输入端,D3﹑D2﹑D1﹑D0DO都是计数器预置数输入端,Q3﹑Q2﹑Q1﹑Q0都是数据输出端,另外,C0是非同步进位输出端,BO是非同步借位端输出端。
3.4译码驱动及显示单元电路BCD码七段译码驱动器型号有74LS47(共阳)74LS48(共阴)、CD4511(共阴)等,本设计采用的是74LS48。
其中A-D为BCD码输入端;a-g为译码输出端,输出“1”有效,用来驱动LED共阴数码管;LT’为测试输入端,LT’=0时,译码输出全为“1”;BI’为消隐输入端,BI’=0,译码输出端全为“0”;LE为锁定端,LE=1时译码器处于锁定状态,译码输出端保持在LE=0时的数值,LE=0为正常译码。
74LS48内有上拉电阻,故只需要在输出端与数码管管脚端之间串入限流电阻即可工作。
译码器还有拒伪码功能,当输入码超过1001时,输出全为“0”,数码管熄灭。
74LS48引脚图3.5 报警电路设计中要求电路在计数为0时实现光电报警的功能。
设计方案中发光二极管实现了这一功能。
当高位计数器的数值减到0时,向前借位借口~BO又高电平变为低电平,有点路可知这是LED二极管亮,达到光电报警的作用。
四.单元电路的设计4.1时间脉冲产生电路的设计由于R1=600Ω,R6=100Ω,C1=10Uf,C2=10nF,因为T=(R1+2R2)C㏑2 ,算得T=1.008 s 4.2计数电路的设计30秒倒数计时器,只需要进行单一的递减计算,所以在设计中我选择的是同步加/减计数器74LS192。
它是双时钟同步可逆计数器,是8421BCD码计数。
设计中通过两片74LS192的级联来实现一个30进制的计数器。
当低位片从0跳到9时,高位片进位加一,直到实现三十秒的计数功能。
再者,因为要求中提到要求电路要实现倒数计时,所以74LS192的加计数器信号输入当应该加上无用性号(高电平)。
计数电路的核心是置数部分。
本设计中的30秒只需将两计数器的输入端分别置为0011和0000即可,采用同步置数的方式来实现30置数。
因为74LS192是十进制的计数器,所以当倒计时为0时,计数器会跳到99,因此我们采用99置数来解决这个问题,最后让显示器停在30秒处。
计数电路如下:4.3 控制电路的设计控制电路如上图所示,包括暂停/连续控制电路和置数/启动控制电路来实现整个装置的暂停计数和继续计数,重新置数和启动计数的功能。
当B开关置于置数位置时,不管C置于哪端都不开始计数;当B开关置于启动端时,开关C至于连续端时开始计数,开关C至于暂停端时计数暂停。
4.4译码及驱动显示电路译码电路的功能是将计数器的输出代码进行翻译,变成相应的数字。
用于驱动LED七段数码管的译码器常用的有74LS48。
74LS48是BCD-7段译码器/驱动器,其输出是OC门输出且低电平有效,专用于驱动LED七段共阳极显示数码管。
如图9所示。
若将计数器的每位输出分别接到相应七段译码器的输入端,便可进行不同数字的显示。
4.5电路总图图 3 电路总图五.调试及测试结果分析5.1 调试在这两周的课程设计中,通过查找资料、比较各种方案、讨论,最终确立了比较简单又比较完善的方案,并用仿真软件仿真出了结果。
领取组件后,我负责电路板上元器件的排版和我和部分模块电路的焊接,我同组人主要负责电路检查和其他部分电路的焊接。
在我们的共同努力下,只经过短短的2天我们就将基本电路焊完成。
但由于没有经验,加上焊接电路板的时候没有对单元电路进行检验,导致问题太多,数码管根本没有显示。
通电后,稳压电源的5伏电压会突变到2伏左右,而且电路板上VCC和GND两条总线间连电压都没有,但各芯片又处于正常通电状态,由于电线太多,而且出现的问题经调试后也无法减少,所以我们决定重新焊接。
这一次,我们采取“各个击破”的方式进行电路板的焊接。
不过在单元电路的完成过程中也出现了一些问题,在显示电路的部分中,我们选用的是七段共阴数码管,它的公共端3脚和8脚本应都接低电平的,而我们在焊接时却不小心将8脚接到了VCC总线上,导致数码管不能正常显示,这让我们明白在焊接过程中要绝对细心,头脑要清楚,在焊接时要数清芯片的管脚,并正确接到别的芯片上对应的管脚上。
还有在计数电路中,计数时丢失了有4和7的数,经过分析了解到,我们肯定有虚焊点的存在,通过用万用表检测问题计数器各输出端的电平,发现果然是虚焊问题导致的结果,低位计数器的Qc端一直没有电压,经过再次焊接后,计数终于恢复了正常。
基本电路完成后,我们开始灭等电路的焊接和各个暂停开关的焊接。
这两部分相对比较简单。
但这里偏偏也有麻烦。
刚开始,我们将暂停开关放在计数器信号输入与555信号输出之间,但接上电源后,数码显示异常,而将计数信号输入与信号发生器相连,电路又运行正常。
这个现象让我们把问题锁定在开关上,后来通过询问其他同学,了解到555产生的脉冲信号不稳定,而我们选用的开关是一个拨动开关,当拨动时会有较大的振动,会影响信号的传送。
所以后来我们就换了开关的位置,放到电阻R1那,避免和555信号输出端连接。
改良后,电路可以正常工作。
最后做整体电路的检测,各个模块的工作都很正常,外部操作开关也都可以实现要求中的启动、暂停、清零、连续功能。
基本完成了此次课程设计的任务。
5.2 结果分析(1)控制电路检查在电路全部焊接完后,改变各开关的闭、合状态,电路的启动、连续、暂停清零等功能均得以实现,电路控制部分没有问题。
(2)显示电路检查当将显示电路中的两个数码管接好后,接入直流电源,发现数码管不亮,说明显示电路连接不正确。
解决方法:1)接入电源,用万用表检查电路是否焊接好且没有虚焊,并把有问题的部分重新焊接好;2)进一步检查电源与地的接入是否接反;3)若上述两种情况都未出现则对照各芯片的管脚图,检查在焊接过程中各管脚的连接是否接错;(3)、计时电路检查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,观察计数器的计数功能,发现数码显示是在从30递减至0的过程中未出现有4和7的数,上述情况表明计数电路接触良好,但置数出现问题。
解决方法:1)检查两片74LS192的数据输出端所连的置数电路,看是否有连线错误; 2)选择被用作低位显示的那片74LS192作为检测对象,在数码显示的整个过程中用万用表测量Qc对应的6管脚的电压。
看是否有时会有高电平。
(4)、555脉冲发生电路检查我们将555的输出端3接到示波器上观察到的波形为一脉冲波,其频率近似为一秒。