60秒倒计时.
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《数字电子技术基础》
课程设计报告
题目 60秒倒计时器的设计
姓名
专业班级
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日期
目录
一、设计任务与要求 (2)
二、元器件清单及简介 (2)
三、设计原理分析及简单设计过程 (4)
四、设计中的问题及改进 (8)
五、总结 (9)
六、参考文献 (9)
60秒倒计时器电路的设计
一、 设计任务与要求 具体设计任务与要求如下：
（1） 设计一个60秒倒计时器，用两位数码管显示； （2） 具有停止和清零功能。
二、元器件清单及简介
1.原器件清单如下表1所示：
表1 实验所需元器件清单
2.元器件简介
2.1 关于555定时器的介绍
555定时器的内部电路框图及逻辑符号和管脚排列分别如图1和
图
2所示。
图1 555定时器内部结构
Vi1(TH)
Vi2
Vco
.
.
.
(a ) 555的逻辑符号
(b ) 555的引脚排列
图2 555定时器逻辑符号和引脚排列图
555定时器内含一个由三个阻值相同的电阻R 组成的分压网络，
产生31V CC 和32V CC 两个基准电压；两个电压比较器C 1、C 2；一个由与非门G 1、G 2组成的基本RS 触发器（低电平触发）；放电三极管T 和输出反相缓冲器G 3。
其有8个引脚，各引脚功能分别如下：
V i1（TH ）：高电平触发端，简称高触发端，又称阈值端，标志为TH ； V i2（TR ）：低电平触发端，简称低触发端，标志为TR ； V CO ：控制电压端； V O ：输出端； Dis ：放电端； Rd ：复位端
555定时器的控制功能表如下表2所示 。
表2 555定时器的控制功能表
2.2 关于74LS192的介绍
74LS192是十进制计数器，具有“异步清零”和“异步置数”功
能，且有进位和借位输出端。
74LS192的引脚图如下所示：
图3 74LS192的引脚图
◆ PL 是置数端， CPU 为加计数时钟输入端，CPD 为减计数时钟输入端
◆TCU同步进位输出端，TCD为同步借位输出端。
◆ P0、P1、P2、P2、P3为计数器输入端
◆ MR为清除端
◆ Q0 、Q1、 Q2、Q3为数据输出端
74LS192的功能表如下所示：
表3 74LS192的功能表
2.3 关于74LS32，74LS00的介绍
74LS32和74LS00的引脚图分别如下所示：
图4 74LS00的引脚图图5 74LS32的引脚图这两个芯片的作用为总电路提供两个与门，一个或门，使输出信号“00”跳至“60”，开始循环倒计时，起到预置数的作用。
2.4 其他器材的简单说明
发光二极管：由于实际操作器材的短缺，用其代替四管脚的数码管。
限流电阻：保护二极管不被烧坏。
三、设计原理分析及简单设计过程
3.1 设计思路
此计时器的设计采用模块化结构，主要由以下3个组成，即译码计时模块、控制模块、信号发生模块。
在设计此计时器时，采用模块化的设计思想，使设计起来更加简单、方便、快捷。
此电路是一时钟产生，触发，倒计时计数，译码显示，在此结构的基础上，构造主体电路和辅助电路两个部分。
3.2 基本原理
60秒计时器中的计数器和控制电路是系统的主要模块。
计数器完成60 秒计时功能，而控制电路完成计数器的直接清零、启动计数、暂停/连续
计数。
60秒脉冲发生器产生的信号是电路的时钟脉冲和定时标准，但本设
计对此信号要求并不太高，故电路采用555集成电路组成的多谐振荡器构成。
3.3 简单设计过程
3.3.1 仿真电路
(1) 仿真的电路信号发生模块
秒脉冲的产生由555定时器所组成的多谐振荡电路完成。
电路图如下图所示。
当开关断开时，555定时器产生周期为1s的脉冲；当开关闭
合时，电路不能输出信号，于是没有脉冲输入74LS192中，故74LS192
在保持状态，即实现暂停功能。
图6 信号发生模块
(2)仿真电路的控制模块
倒数计数器到零时，需要将电路转换到“60”。
现在选取计数器到零的状态60秒计到“00”，从两个芯片74LS192的置数端各引出线接到
与非门，当计数器从“00”状态转换到“99”时，用与非门把该状态转
换成低电平（其余时间为高电平）控制LD。
使电路转换到“60”。
由
于数字99是在很短的时间才能看到，用肉眼是看不到的，于是能实现
从“00” 到“60”的转换。
图7 控制模块
(3) 仿真电路的计数译码模块
计数器的倒计时功能。
用两片74LS192分别做个位（低位）和十位（高位）的倒计时计数器，由于本系统只需要从开始时的“60”倒计到“00”然后停止，所以，这里的高位不需要做成六十进制的计数器。
低位的借位输出信号用作高位的时钟脉冲。
图8计数译码模块
(4)仿真电路的总体电路
60秒倒计时。
60秒计数芯片的置数端清零端共用一个开关，计数开始后，60秒的置数端无效，60秒的倒数计时器的倒数计时器开始进行倒计时，逐秒倒计到零,又跳到60秒开始倒计时。
将两制开关打到另一端时即为清零，打回来又开始从“60”秒开始倒计时。
单制开关具有暂停和连续的作用。
图9 60秒倒计时的简单流程
3.3.2 实际电路连接
将仿真出的电路图在面包板上进行实物连接，通过观察二极管的亮与
灭来验证60秒倒计时的仿真电路是否如实运行。
图10 连接好的电路
图11 实验现象变化的简单过程
四、设计中的问题及改进
4.1 仿真电路中的改进
在仿真过程中，“00”跳到“99”，而不能跳到“60”，且不具有清零的作用。
经过思考，加了两个与非门、一个或门，将“00”置数到“60”。
解决了相应的问题。
图12 改进前的电路
图13 改进后的电路
4.2 实际电路连接中的问题与改进
（1）由于实验室没有四管脚的数码管，所以用八个发光二级管代替，通过观察二极管的亮与灭来验证60秒倒计时。
（2）在电路连接成功后，发现二极管的亮度微弱，于是增大了VCC,芯片74LS00被烧坏。
在老师的指导下，减小限流电阻的值，增大二极管的电流，达到了最初的实验现象。
五、总结
本课程设计基本上达到了预期的要求，能够实现60秒倒计时，并具有暂停和清零功能
在实验过程中，遇到了很多问题。
我们通过上网搜索资料和上图书馆查阅书籍等途径，完成了电路的仿真。
接下来的两天我们在实验室进行电路连接，并最终完成了实验。
通过这次设计，提高了我们的动手能力和专业涵养，同时也增加了我们的知识储备，并使我们认识到了团队的重要性，我们将会在以后的日子里争取更大的创新。
六、参考文献
【1】刘常澍.数字逻辑电路（第1版）【M】. 北京：高等教育出版社，2005 【2】阎石.数字电子技术（第五版）【M】. 北京：高等教育出版社，2006【3】谢自美.电子线路设计.实验.测试（第三版）【M】. 武汉：华中科技大学出版社，2006
【4】侯建军等.数字电路实验一体化教程【M】. 北京：清华大学出版社，2005 【5】熊发明、陈小毛等.新编数字电路与EDA技术实验实训指导【M】. 北京：国防工业出版社，2008
课程设计成绩评定单
10。
